Spis treści:
I. Wstęp.
II. Lista dodatnich sprzężeń zwrotnych klimatu.
I.
Nawet nieznaczne globalne ocieplenie ostatecznie prowadzi do ekstremalnego globalnego ocieplenia
Analiza danych paleoklimatycznych z ostatnich 66 milionów lat ujawniła, że w erze kenozoicznej, która rozpoczęła się wkrótce po wyginięciu dinozaurów, zmienność klimatu Ziemi wykazywała zaskakującą „tendencję ku ociepleniu”. Innymi słowy, przypadków ocieplenia — okresów globalnego ocieplenia trwających od tysięcy do dziesiątków tysięcy lat — było znacznie więcej niż przypadków ochłodzenia. Poza tym zdarzenia te charakteryzowały większe zmiany temperatury.
Zdaniem naukowców wyjaśnieniem tendencji ku ociepleniu może być „efekt mnożnikowy” polegający na tym, że niewielki stopień ocieplenia – wywołanego przykładowo dwutlenkiem węgla uwalnianym do atmosfery przez wulkany – naturalnie przyspiesza pewne procesy biologiczne i chemiczne, które nasilają te fluktuacje i wzmagają ocieplenie.
Co ciekawe, zespół uczonych ustalił, iż tendencja ku ociepleniu zanikła około 5 milionów lat temu, gdy na półkuli północnej zaczęły formować się pokrywy lodowe. Z badania wypływa jednoznaczny wniosek: wraz z obserwowanym obecnie gwałtownym topnieniem lodu na półkuli północnej efekt mnożnikowy powraca, czego skutkiem będzie dalsze wzmocnienie ocieplenia Ziemi spowodowanego przez cywilizację przemysłową.
Większość badań nad ekstremalnymi zdarzeniami klimatycznymi skupiało się na pojedynczych skokach temperatury, zwykle o kilka stopni Celsjusza. – mówi główny autor Constantin Arnscheidt, absolwent MIT. My staraliśmy się spojrzeć na statystyki ogólne i wziąć pod uwagę wszystkie związane z nimi fluktuacje.
Rozkład globalnych wahań temperatury, jaki wyłonił się z analizy statystycznej, nie przypomina standardowej krzywej w kształcie dzwonu, gdzie symetryczne ogony reprezentują takie samo prawdopodobieństwo wystąpienia ociepleń i ochłodzeń. Odchylenia i wyraźnie dłuższe ogony wskazują na przewagę ociepleń, które były intensywniejsze od ochłodzeń. W matematyce istnieje zbiór równań opisujących ogólne wzmocnienie, czyli efekty mnożnikowe. Okazało się, że dokładnie przewiduje on asymetryczny rozkład, w tym stopień odchyleń i długość ogonów.
Przyglądając się korelacji między przeszłymi przykładami ocieplenia a zmianami orbity Ziemi – na przestrzeni setek tysięcy lat tor po jakim planeta okrąża Słońce staje się mniej lub bardziej eliptyczny – uczeni dowiedzieli się, że efekty mnożnikowe w przewidywalny sposób zwiększają nieduże wzrosty temperatury będące konsekwencją tych zmian. Klimat ociepla się i ochładza wraz ze zmianami orbity, lecz one same odpowiadałyby za nieznaczne skoki i spadki średniej temperatury. – wyjaśnia Rothman. Dopiero skromne ocieplenie w połączeniu z efektem mnożnikowym generuje zdarzenia ekstremalne, które występują w tym samym czasie, co zmiany orbity.
Cywilizacja odpowiada za nowy rodzaj wymuszania, którego dynamika nie ma precedensu w historii Ziemi. Badanie pokazuje, że podnosząc średnią temperaturę Ziemi, wchodzimy w interakcję z tymi naturalnymi efektami wzmacniającymi. [11 sierpnia 2021 r., Science Advances]
Dodatnie sprzężenie zwrotne to proces, w którym początkowa zmiana powoduje dodatkową zmianę w tym samym kierunku. Istnieją również ujemne sprzężenia zwrotne – procesy, w których początkowa zmiana powoduje dodatkową zmianę w przeciwnym kierunku. To właśnie dodatnie, a nie ujemne sprzężenia przyczyniają się do gwałtownych zmian klimatycznych. Przy sprzężeniach dodatnich niewielkie zaburzenia początkowe mogą wywołać ogromne zmiany. Przykład: gdy topniejący lód odsłania ziemię lub wodę, ich powierzchnie wchłaniają więcej promieniowania słonecznego, co podnosi poziom temperatur i powoduje dalsze topnienie lodu.
Literatura badawcza zidentyfikowała do listopada 2020 roku około 100 samonapędzających się, dodatnich sprzężeń zwrotnych, które są nieodwracalne w skali czasowej istotnej z perspektywy gatunku ludzkiego. Nie uwzględnia ich w pełnym zakresie obecne modelowanie klimatu, które nie nadąża za tempem zmian zachodzących w systemie klimatycznym Ziemi.
Nasze początkowe rozumienie, iż zwiększona koncentracja gazów cieplarnianych, która z kolei zwiększa zatrzymanie energii i tym samym prowadzi do globalnego ocieplenia, było ogromnym uproszczeniem. Odkryliśmy, że zwiększona koncentracja dwutlenku węgla zmniejsza tempo absorpcji CO2 – nazywamy to degradacją pochłaniania dwutlenku węgla (ang. sink degrade). Im wyższe są stężenia, tym szybciej zaczynają one rosnąć przy tym samym poziomie emisji. Dlatego mamy do czynienia ze sprzężeniami zwrotnymi w obrębie cyklu dwutlenku węgla, które przyspieszają zmianę klimatu. I stanowi to aż 50% dynamiki globalnego ocieplenia w porównaniu z wcześniejszymi, modelowanymi oczekiwaniami. Następnie przy dalszym wzroście temperatury inicjowane są inne dodatnie sprzężenia zwrotne. Proces ten przyspiesza. Im wyższa temperatura, tym szybciej dynamika sprzężeń napędza silnik cieplny, który zaczyna stopniowo podnosić wartość temperatury. Ta z kolei przyspiesza ‚obroty’ silnika cieplnego itd. Wówczas pojawia się możliwość, iż ten delikatnie dostrojony pod względem dynamiki sprzężeń system przestawi się nie tylko na przyspieszoną zmianę, ale na drugi porządek przyspieszenia. Przeszliśmy obecnie do nowego rozumienia systemu klimatycznego, jakim zarządzają dynamiczne procesy nieliniowe. David Wasdell, klimatolog [styczeń 2012]
Autorzy badania opublikowanego 3 kwietnia 2019 r. w Science Advances zdołali odtworzyć cechy naturalnej zmienności klimatu z ostatnich 3 milionów lat za pomocą efektywnego modelu systemu Ziemi o pośredniej złożoności. Uzyskany wynik pokazał, że system Ziemi wykazuje silną wrażliwość na niewielkie zmiany w koncentracjach atmosferycznego dwutlenku węgla (CO2).
W badaniu opublikowanym 4 lipca 2020 r. w Geology wykorzystano nowatorską metodę, która pozwoliła stwierdzić, że dzisiejsze poziomy dwutlenku węgla w atmosferze są najwyższe od 23 milionów lat. Zespół naukowców wykorzystał skamieliny starożytnych tkanek roślinnych do stworzenia zapisu atmosferycznego CO2, który obejmuje 23 miliony lat nieprzerwanej historii Ziemi. Wcześniej autorzy wykazali, iż na etapie wzrostu roślin względna ilość dwóch stabilnych izotopów węgla – węgla-12 i węgla-13 – zmienia się w odpowiedzi na wartość koncentracji CO2 w atmosferze. W najnowszej analizie uczeni zmierzyli względną ilość tych izotopów w kopalnych materiałach roślinnych oraz obliczyli stężenie CO2 w atmosferze, w której rozwijały się starożytne organizmy. Co więcej, nowa „oś czasu” CO2 nie ujawniła żadnych dowodów na jakiekolwiek fluktuacje dwutlenku węgla, które byłyby porównywalne z dramatycznym skokiem koncentracji tego gazu, jaki obserwujemy dzisiaj. Oznacza to, że spowodowane przez cywilizację przemysłową nagłe zaburzenie cieplarniane stanowi wyjątek w najnowszej historii geologicznej. A skoro najważniejszym zmianom ewolucyjnym z minionych 23 milionów lat nie towarzyszyły tak drastyczne zmiany poziomów dwutlenku węgla, to można wyciągnąć wniosek, iż ekosystemy i temperatura są dużo bardziej wrażliwe na niewielkie wahania stężenia CO2, niż sądzono dotychczas. Przykład: znaczne ocieplenie globu, jakie nastąpiło w połowie pliocenu (5-3 miliony lat temu) i miocenu (17-15 milionów lat temu), które czasami porównuje się do ocieplenia obecnego, były spowodowane nieznacznymi wzrostami koncentracji CO2.
Czy pojawi się jakiś mechanizm samoregulacji, który uratuje przed konsekwencjami wywołanego przez ludzi ocieplenia i topnienia lądolodów? Ogromne ogrzanie oceanów, będące następstwem spotęgowanego w minionych dekadach efektu cieplarnianego, odbiera jakąkolwiek nadzieję, że ujemne sprzężenia zwrotne, a nawet zmiany w promieniowaniu słonecznym, zapobiegną znacznemu ociepleniu świata. Nieliczne ujemne sprzężenia zwrotne, jakie odkryliśmy studiując lód – więcej śniegu w wyniku ocieplenia klimatu, bardziej odblaskowy szron, bardziej wydajne przenoszenie wody podlodowcowej – wyraźnie przegrywają. Na poziomie globalnym, pomimo pewnych ujemnych sprzężeń zwrotnych, nie obserwujemy chłodzenia netto. Sprzężenia zwrotne, dodatnie czy ujemne, robią swoje dopiero po efekcie początkowym. Ujemne sprzężenia zwrotne nie cofają zaburzenia. Jason Box, glacjolog [8 kwietnia 2015]
Nasze społeczeństwo wpadło w rwące bystrza, czego przykładem jest zmiana klimatu. W pewnym okresie mieliśmy sposobność, by w jakimś stopniu wpłynąć na przyszły klimat poprzez decyzje dotyczące wykorzystania paliw kopalnych. Czas ten minął. W zmianie klimatu coraz bardziej dominującą rolę odgrywa seria dodatnich sprzężeń zwrotnych – takich jak cykl metanu i topnienie arktycznej pokrywy lodowej – które są poza kontrolą człowieka. Stały się one czynnikami napędowymi systemu klimatycznego. Czynnikami tymi nie są ludzie usiłujący podczas wspólnych posiedzeń uzgodnić, który z kilku prawdopodobnych rezultatów preferują najbardziej. Dennis Meadows, profesor emeritus zarządzania systemowego, były dyrektor Instytutu Badawczego Nauk Strategicznych i Społecznych przy Uniwersytecie New Hampshire, główny autor przełomowej pracy badawczej Instytutu Technologicznego w Massachusetts pt. Granice wzrostu (1972) [grudzień 2015]
Konfrontujemy się z nagłą zmianą klimatu Ziemi. Doświadczamy jej mniej więcej od 2010 roku. Dr Jim Salinger, główny autor z nagrodzonego Noblem w 2007 Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu [listopad 2015]
II.
Lista dodatnich sprzężeń zwrotnych opracowana przez Guy’a McPhersona, profesora emeritusa zasobów naturalnych, ekologii i biologii ewolucyjnej Uniwersytetu w Arizonie.
Fragmenty poprzedzone [→ ] są aktualizacjami autora przekładu.
1. Poniższy opis łączy podwodną wieczną zmarzlinę i hydraty metanu w Arktyce. Te dwa źródła metanu są wystarczająco podobne, aby uzasadnić rozpatrywanie ich we wzajemnym powiązaniu. Korporacja MSNBC doniosła o uwolnieniu metanu z dna Oceanu Arktycznego w roku 2007. Zadziwiające jest to, że dzisiaj fakt ten jest przez redakcję ignorowany. Tymczasem raport o metanie autorstwa Dahra Jamaila, laureata wielu dziennikarskich nagród, znalazł się na 6 miejscu w kompilacji Project Censored podsumowującej rok 2015. (Jest to lista artykułów poruszających najważniejsze tematy zignorowane przez media nurtu głównego.)
Około 250 pióropuszy hydratów metanu wydostaje się z płytkiego arktycznego dna morskiego, prawdopodobnie w wyniku wzrostu regionalnej temperatury o 1°C, o czym poinformowano 6 sierpnia 2009 w Geophysical Research Letters.
Metan wydobywający się z Oceanu Arktycznego opisano dodatkowo w Science z marca 2010.
W kolejnej analizie zamieszczonej w Geophysical Research Letters z czerwca 2010 stwierdzono, że niewielki wzrost temperatury spowoduje uwolnienie do 16.000 ton metanu rocznie.
Burze przyspieszają emisje według pracy badawczej opisanej 24 listopada 2013 w Nature Geoscience. Ostatnia analiza konkluduje również, że Wschodni Syberyjski Szelf Kontynentalny uwalnia rocznie do atmosfery co najmniej 17 teragramów metanu; 7 lat wcześniej wartość ta wynosiła zaledwie 0.5 teragramów (teragram to 1 milion ton).
Według projektu NASA CARVE pióropusze metanu miały szerokość do 150 km w połowie lipca 2013.
Spodziewany jest wzrost średniej globalnej temperatury o ponad 4°C przed rokiem 2030 i 10°C przed 2040 wyłącznie na podstawie emisji metanu z Oceanu Arktycznego – wykazała to analiza Sama Carany (proszę przyjrzeć się szczególnie ilustracji nr 24).
Kolejne ujawnione informacje – zwłaszcza z projektu CARVE – wskazują, że istnieje poważne zagrożenie katastrofalnymi emisjami metanu. Szybkie uwalnianie metanu w Arktyce dodatkowo potwierdza wyczerpująca analiza Nafeeza Ahmeda na łamach Guardiana z 5 sierpnia 2013 oraz Natalii Szakowej (badaczka Wschodniego Syberyjskiego Szelfu Kontynentalnego) w wywiadzie z Nickiem Breeze z 29 lipca 2013.
Wydanie Geophysical Research Letters z 16 sierpnia 2013 zawiera raport z syberyjskiego Morza Karskiego, gdzie „region arktycznego szelfu z rozległymi emisjami gazu z dna morskiego sugeruje, iż wieczna zmarzlina doświadczyła znacznie poważniejszej degradacji, niż wcześniej sądzono.” Na początku listopada 2013 poziomy metanu o wartości znacznie przekraczającej 2.600 ppb odnotowano na różnych wysokościach Arktyki. W tym samym miesiącu zespół Szakowej opublikował w Nature Geoscience analizę, która sugeruje, iż „ze Wschodniego Syberyjskiego Szelfu Kontynentalnego uwalniane są znaczące ilości metanu” i podkreśla, że ‚erupcja’ metanu o wartości pięćdziesięciu miliardów ton może ogrzać Ziemię o 1.3°C. Takie zdarzenie jest „wysoce prawdopodobne w każdej chwili.”
→ Według interpretacyjnego przeglądu literatury badawczej, opublikowanego 8 lutego 2017 przez Amerykańską Służbę Geologiczną i Uniwersytet Rochester, spowodowany ociepleniem klimatu rozkład hydratów nie powinien doprowadzić do uwolnienia ogromnej ilości metanu do atmosfery. Tymczasem ocieplenie klimatu w kredzie doprowadziło do potężnych emisji metanu z zalegających na dnie morskich hydratów. Fakt ten jest tym bardziej niepokojący, że obecne ocieplenie przebiega znacznie szybciej. Wyprawa badawcza na wyspę Ellefa Ringnesa w kanadyjskiej Arktyce odkryła zdumiewającą liczbę ujść metanu w osadach z okresu kredowego. Są to zwały węglanowe, które tworzą się w miejscach podmorskiego wycieku C4. Na 10.000 kilometrów kwadratowych oceanicznego dna zlokalizowano ich ponad 130. Powstały one w bardzo krótkim odstępie czasowym na początku globalnego ocieplenia w kredzie. Zdestabilizowane hydraty uwolniły nagle dużą ilość metanu, co przyspieszyło wzrost temperatur Ziemi. Ustalenia z ekspedycji, opisane 7 kwietnia 2017 w Biuletynie Amerykańskiego Towarzystwa Geologicznego, potwierdzają, iż dzisiejsze obawy dotyczące podobnej emisji są w pełni uzasadnione.
Do 15 grudnia 2013 metan ulatniający się z dna Oceanu Arktycznego miał dość siły, aby zapobiec tworzeniu się lodu morskiego na tym obszarze. Prawie dwa lata po swojej wstępnej, często lekceważonej analizie, Malcolm Light sformułował 22 grudnia 2013 wniosek, że „przekroczyliśmy punkt krytyczny hydratów metanu i obecnie przyspieszamy w stronę wymarcia, ponieważ ‚działo klatratu’ wystrzeliwuje salwy metanu do atmosfery Arktyki.” Według analizy Lighta z końca 2013 temperatura atmosfery Ziemi będzie przypominać atmosferę Wenus jeszcze przed rokiem 2100.
Literatura badawcza mierzy się z tematem cieplarnianej Ziemi w pracy opublikowanej 9 lutego 2016 w Nature Communications: „Bogate w wodę planety takie jak Ziemia ostatecznie stają się niezdolne do utrzymania życia, ponieważ znajdująca się na powierzchni ciekła woda traci stabilność ze względu na wzrost temperatury związany ze wzrostem jasności słońca. Nie było wiadomo, czy wzrost stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze takich jak CO2 również może zniszczyć zdolność bogatych w wodę planet do utrzymania życia. Za pomocą trójwymiarowych symulacji pokazujemy w niniejszym badaniu, że wywołane przez CO2 wymuszanie destabilizuje klimat równie łatwo, jak wymuszanie słoneczne. Niestabilność klimatu spowodowana jest dodatnim sprzężeniem zwrotnym chmur i prowadzi do nowego stanu równowagi ze średnią globalną temperaturą powierzchni morza powyżej 330 K.” (330 kelwinów to około 57°C; temperatura obecna to mniej więcej 15°C.)
Dwa tygodnie po analizie z 2013 roku, w eseju akcentującym wyginięcie gatunku ludzkiego w bliskiej przyszłości, Light stwierdza: „Tempo przenoszenia prądu zatokowego uruchomiło w Arktyce ‚działo klatratu metanu’ w 2007 roku, kiedy jego energia/rok przekroczyła 10 milionów razy ilość energii/rok niezbędnej do dysocjacji arktycznych hydratów metanu.” Nic dziwnego, że nastąpiło to w 2007 roku, kiedy zasięg arktycznego lodu morskiego osiągnął punkt krytyczny.
Uruchomienie ‚działa klatratu metanu’ potwierdza również Örjan Gustafsson z Uniwersytetu w Sztokholmie, który 23 lipca 2014 podzielił się raportem z rejsu po Morzu Łaptiewów: „Wyniki wstępnych analiz próbek wody morskiej wykazały poziom rozpuszczonego metanu, który jest od 10 do 50 razy wyższy niż poziom tła.”
[Glacjolog] Jason Box odpowiada na tę wiadomość w zachowawczy sposób – niczego innego nie spodziewam się po naukowcach akademickich – w dniu 27 lipca 2014: „Jakie znaczenie ma według mnie ta wiadomość? Podwyższony poziom atmosferycznego węgla ze spalania paliw kopalnych jest mechanizmem spustowym szturchającym klimatycznego smoka. Trajektoria, którą zdążamy, prowadzi do obudzenia niekontrolowanego ogrzania klimatu, które zdewastuje globalne systemy rolne, powodując masowy głód i konflikty. W porównaniu z nimi wzrost poziomu morza będzie drobnostką.” Podczas późniejszego wywiadu z Vice, opublikowanego 1 sierpnia 2014, Box nieco się rozluźnił mówiąc: „Nawet jeśli niewielki ułamek arktycznego węgla zostanie uwolniony do atmosfery, mamy przesrane.” Zaufaj mi Jason, jest po wszystkim.
Równolegle z misją na Morzu Łaptiewów na Syberii odkryto kilka ogromnych kraterów. Wstępna reakcja w literaturze naukowej, analiza opublikowana 31 lipca 2014 w Nature, wskazuje na poziom atmosferycznego metanu 50.000 razy wyższy od normalnego. Artykuł z 4 sierpnia 2014 w TruthOut rozważa kwestię kraterów: „Jeśli kiedykolwiek zastanawialiście się, czy może zobaczycie koniec znanego nam świata za swojego życia, prawdopodobnie nie powinniście czytać tego artykułu, studiować wykresów, ani patrzeć na zdjęcia utworzonych przez metan kraterów zwanych ‚smoczym oddechem’.”
Jeden z autorów dwóch prac badawczych dotyczących syberyjskiego Morza Karskiego 22 grudnia 2014: „Jeśli temperatura oceanów wzrośnie o dwa stopnie, jak sugerują pewne raporty, to nastąpi ekstremalne przyspieszenie topnienia. Ocieplający się klimat może doprowadzić do wybuchowego uwolnienia gazu z płycizn.” Jak już wiadomo od kilku lat, wzrost o 2°C jest już przesądzony.
Pod koniec lutego 2015 w mediach popularnych powróciła saga o syberyjskich kraterach, które są „liczniejsze i bardziej przerażające, niż ktokolwiek przypuszczał”. Oczywiście raporty koncentrują się na skutkach gospodarczych i potrzebie kontynuowania obserwacji i analiz.
Według badaczy cytowanych 22 września 2015 przez Siberian Times – wyjątkową publikację, która gotowa jest poruszać kwestię nagłej zmiany klimatu w znaczący sposób – te ogromne jamalskie kratery zostały faktycznie utworzone przez uwolnienie metanu. Ponadto można spodziewać się większej ich liczby ze względu na erupcje spowodowane przez dalsze topnienie wiecznej zmarzliny.
Okazuje się, że te gigantyczne, emitujące metan kratery w regionie jamalskim Syberii mają swoje podwodne odpowiedniki. Badanie zamieszczone 7 sierpnia 2015 w Journal of Geophysical Research: Earth Science łączy kratery naziemne z tymi, które znajdują się w sąsiednim, płytkim Morzu Karskim. Według streszczenia w Siberian Times: „Duże kopce – określane mianem ‚pingów’ – zidentyfikowano na dnie morza u wybrzeży Półwyspu Jamalskiego, a ich powstawanie postrzegane jest jako konsekwencja topnienia podwodnej wiecznej zmarzliny, które powoduje ‚wysoką akumulację’ metanu.”
Wagi metanu nie sposób wyolbrzymić. Coraz więcej dowodów wskazuje na emisje metanu jako główną przyczynę Wymierania permskiego, o czym informuje Proceedings of the National Academy of Sciences z 31 marca 2014. Jak poinformował 14 lipca 2014 Malcolm Light: „W podmorskich hydratach Arktyki zalegają tak ogromne rezerwy metanu, że nawet jeśli uwolnionych zostanie tylko kilka procent, doprowadzi to do wzrostu średniej temperatury atmosfery Ziemi o 10°C i wywoła masowe wymieranie na skalę permskiego, które zakończy życie nas wszystkich.”
Dyskusja na temat uwolnienia metanu z Oceanu Arktycznego stała się gorąca (gra słów zamierzona). [Fizyk-klimatolog] Paul Beckwith został skrytykowany przez zachowawczą witrynę Skeptical Science. Jego odpowiedź z dnia 9 sierpnia 2013 znajduje się tutaj.
24 lutego 2014 Robert Scribbler przedstawia porażające podsumowanie i kończy: „W Oceanie Arktycznym zaobserwowano dwa szczególnie duże i niepokojące wybuchy metanu z morskiego dna do atmosfery.” Takie zdarzenie nie miało miejsca w ciągu ostatnich 45 milionów lat. Ostateczna konkluzja Scribblera: „Wygląda na to, że nadszedł czas niebezpiecznego i wybuchowego przebudzenia.”
Koncentracja metanu: Globalna dystrybucja [źródło: NASA]
Sam Carana w analizie z 10 września 2014 zamieścił poniższy wykres. Sporządzony na podstawie danych z kilku wiarygodnych źródeł [Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu, Amerykańska Narodowa Służba Oceaniczna i Meteorologiczna, Światowa Organizacja Meteorologiczna, Meteorologiczny Operacyjny program satelitarny], wyraźnie pokazuje, że trwa wykładnicze uwalnianie metanu. Robert Scribbler w końcu dochodzi do tego samego wniosku 8 grudnia 2014.
![Globalne poziomy emisji metanu [źródło: Arctic News]](https://exignorant.files.wordpress.com/2013/10/globalne-emisje-metanu-w-atmosferze.png?w=304&h=380)
Globalne poziomy emisji metanu [źródło: Arctic News]
Badanie opublikowane 22 grudnia 2015 w internetowej edycji Proceedings of the National Academy of Sciences donosi, „że emisje w czasie zimnej pory roku (od września do maja) stanowią ≥50% rocznego ujścia metanu z tundry Alaski, co ustalono na podstawie strumieni uzyskanych z miejsc kowariancji wirowych oraz strumieni regionalnych obliczonych na podstawie danych z samolotów. […] Dominacja emisji z sezonu zimowego, wrażliwość na warunki glebowe i znaczenie suchej tundry nie są obecnie symulowane w większości globalnych modeli klimatycznych.”
→ Podczas rozpoczętej we wrześniu 2016, 40-dniowej ekspedycji na Morze Łaptiewów zespół badaczy pod wodzą dr. Igora Semiletowa odkrył, że rozkład tamtejszej podwodnej zmarzliny mocno przyspieszył. Z dna wydobywają się coraz większe ilości metanu. „Obszar rozprzestrzeniania się potężnych emisji metanu odnotował znaczny wzrost w porównaniu z danymi, jakie zebrano w latach 2011-2014,” powiedział badacz. „Obserwacje mogą wskazywać na szybsze tempo degradacji podwodnej zmarzliny.”
→ Międzynarodowe badanie zamieszczone w grudniu 2016 w prestiżowym dzienniku Palaeoworld zawarło groźne – i prawdopodobnie prorocze – ostrzeżenie, które zostało zignorowane przez media. „Globalne ocieplenie wywołane uwalnianiem dwutlenku węgla może być katastrofalne,” napisali w streszczeniu autorzy. „Jednakże uwalnianie metanu z hydratów może być apokaliptyczne.” Praca zatytułowana „Hydrat metanu: Zabójcza przyczyna największego masowego wymierania” podkreśla fakt, że najważniejszą zmienną wielkiego wymierania permskiego, które miało miejsce 250 milionów lat temu i wyniszczyło ponad 90% wszystkich gatunków Ziemi, były hydraty metanu.
2. Ciepła woda Atlantyku rozmraża Arktykę, przebijając się przez Cieśninę Frama (Science, styczeń 2011).
Zasięg arktycznego lodu morskiego przekroczył punkt krytyczny w 2007 według badania opublikowanego w The Cryosphere w lutym 2013.
Według oceny NASA z 17 grudnia 2014 „ilość wchłanianego w Arktyce promieniowania słonecznego w czerwcu, lipcu i sierpniu wzrosła o pięć procent” w stosunku do roku 2000. „Ta uśredniona w skali globalnej zmiana albedo stanowi ekwiwalent 25% bezpośredniego wymuszania [ang. forcing] ze strony CO2 w ciągu ostatnich 30 lat,” stwierdza badanie opublikowane 17 lutego 2014 przez Proceedings of the National Academy of Sciences.
Destabilizacja głębokiej cyrkulacji w Atlantyku może odnotować „raczej spazmatyczny i nagły, a nie bardziej stopniowy wzrost”, którego oczekiwano, czytamy w Science z 21 lutego 2014.
Modele wciąż zaniżają skalę i intensywność zjawisk w porównaniu z obserwacjami, podaje 10 marca 2014 Geophysical Research Letters.
Szybkie topnienie lodu w regionie wyjaśnione jest jako „produkt adwekcji powietrza, transformacji ciepłych mas powietrza i mgły” w Geophysical Research Letters z czerwca 2015.
→ Naukowcy z Instytutu Oceanograficznego Scrippsów Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego obliczyli w 2019 r., że utrata tego, co pozostało z letniego lodu morskiego Arktyki i jego zdolności do odbijania energii słonecznej z powrotem w kosmos, byłaby równoznaczna z dodaniem jednego biliona ton dwutlenku węgla do atmosfery, w której jest już 2,4 biliona ton tego gazu wyemitowane przez cywilizację od początku epoki przemysłowej. Odpowiada to w przybliżeniu 25 latom aktualnych globalnych emisji CO2.
→ Dzięki danym satelitarnym jest wiadomo, że Ocean Arktyczny – najmniejszy i najpłytszy z oceanów – ociepla się najintensywniej na świecie. Okazuje się, że ten przyspieszający od dwudziestu lat proces rozpoczął się już na początku ubiegłego wieku wskutek napływu wód Atlantyku. Korzystając z sygnatur chemicznych znalezionych w mikroorganizmach morskich, międzynarodowa grupa naukowców zrekonstruowała historię ocieplania się oceanu w Cieśninie Fram położonej pomiędzy Grenlandią a Svalbardem. Zdaniem badaczy wyniki ich analizy obnażyły istotną wadę modeli klimatycznych: w symulacjach zabrakło ważnego elementu układanki, którym jest wczesna atlantyfikacja mórz arktycznych. [Science Advances, 24 listopada 2021 r.]
→ 3. Analiza reakcji chemicznych zachodzących w wyniku rozkładu materii organicznej w jeziorach słodkowodnych ujawniła, że szczątki drzew hamują wytwarzanie metanu, natomiast szczątki roślin, które zalegają w szuwarach, produkują ten gaz cieplarniany. Roślinność występująca w zbiornikach wodnych i wokół nich zmienia się, pokrywa leśna ginie, zaś globalne ocieplenie sprzyja rozwojowi roślin na terenach podmokłych. Wskutek tych trendów jeziora na półkuli północnej, które już teraz uwalniają bardzo dużo CH4, wkrótce podwoją emisje metanu. Naukowcy potwierdzili, że jest to kolejna „pętla dodatniego sprzężenia zwrotnego klimatu”. Ekosystemy słodkowodne są już odpowiedzialne za 16% naturalnych emisji metanu. „Uważamy, że odkryliśmy nowy mechanizm, który może sprawić, iż jeziora słodkowodne będą wytwarzać coraz większą ilość gazów cieplarnianych”, powiedział dr Andrew Tanentzap z Wydziału Nauk o Roślinach Uniwersytetu Cambridge, współautor badania, które zostało opublikowane 4 maja 2018 w czasopiśmie Nature Communications.
4. Torf w światowych lasach borealnych rozkłada się w oszałamiającym tempie (Nature Communications, listopad 2011).
→ Profesor Sergiej Kirpotin, dyrektor Centrum Doskonałości w Badaniach nad Zmianą Klimatu BioClimLand w Tomsku, ostrzegł na początku maja 2016, że topnienie torfowisk, które stanowią aż 80 procent lądu Syberii Zachodniej, wprowadzi do atmosfery miliardy ton metanu. Dodał, że proces ten znacznie przyspieszy globalne ocieplenie z potencjalnie katastrofalnymi skutkami.
5. Ozon, gaz o wysokim współczynniku potencjału cieplarnianego, przyczynia się do śmiertelności drzew. (Global Change Biology, listopad 2011)
Śmiertelność drzew zmniejsza absorpcję dwutlenku węgla w atmosferze i tym samym przyspiesza jego emisje atmosferyczne. Zamieranie lasów będące rezultatem działania to główne zagadnienie, które analizuje Gail Zawacki.
Analiza danych troposferycznych powiązała podwyższony poziom ozonu z indonezyjskimi pożarami lasów; jej szczegóły opublikowano 13 stycznia 2016 w Nature Communications. Podobnie jak metan, ozon jest silnym, choć utrzymującym się krótko gazem cieplarnianym. We fragmencie pracy czytamy: „Badanie sugeruje, że spalanie biomasy w lasach tropikalnych zachodniego Indo-Pacyfiku odgrywa większą rolę w wymuszaniu radiacyjnym klimatu, niż się powszechnie szacuje.”
6. Inwazja wysokich krzewów ogrzewa glebę i destabilizuje wieczną zmarzlinę (Environmental Research Letters, marzec 2012). Dodatkowe wyjaśnienie tego zjawiska zawarto w badaniu 25 gatunków – blisko 42.000 rocznych zapisów rozwoju 1.821 roślin – opublikowanym w internetowym wydaniu Nature Climate Change z 6 lipca 2015.
7. Lód Grenlandii ciemnieje (The Cryosphere, czerwiec 2012). Jak podano 8 czerwca 2014 w Nature Geoscience „zmniejszenie albedo świeżego śniegu o 0.01 prowadzi do rocznej utraty masy powierzchniowej o wartości 27 gigaton [27 miliardów ton metrycznych].”
„Każde zmniejszenie albedo jest katastrofą,” mówi Peter Wadhams, dyrektor Grupy ds. Fizyki Oceanów Polarnych przy Uniwersytecie w Cambridge.
Jak zauważa Robert Scribbler 1 sierpnia 2014, usunęliśmy zatyczkę i trwa przyspieszenie przypominające odpływ wody z wanny: „Rozległe ciemnienie powierzchni lądolodu, zwłaszcza w pobliżu jego krawędzi, sprawia, że pochłania on więcej energii słonecznej. Ostatnie badania wykazały, iż konsekwencją topnienia obrzeża jest destabilizacja i przyspieszenie prędkości odpływów z lodowca ze względu na fakt, że jego krawędź tradycyjnie działa jak ściana powstrzymująca bardziej centralną i gęstszą pokrywę lodową.”
Badanie zamieszczone 15 grudnia 2014 w Proceedings of the National Academy of Sciences przedstawia pierwszy kompleksowy obraz zanikającego lodu Grenlandii i konkluduje, że „Grenlandia może w najbliższej przyszłości utracić lód szybciej, niż dotychczas sądzono.”
Analiza przedstawiona 17 grudnia 2015 w Nature oblicza przestrzenną utratę masy lodu wokół pokrywy lodowej Grenlandii od roku 1900 do chwili obecnej i stwierdza, że „wiele zmieniających się teraz obszarów nie różni się od tych, które doświadczyły znacznej redukcji w XX wieku.” Według jednego z współautorów pracy „w ciągu ostatniej dekady średnie tempo utraty masy było znacznie wyższe niż w jakimkolwiek okresie minionych 115 lat.”
Szybkość topnienia lodu Grenlandii potęgowana jest przez efekty zachmurzenia. Praca opublikowana 12 stycznia 2016 w Nature Communications pokazuje, że chmury odgrywają większą rolę w ogrzewaniu lądolodu grenlandzkiego, niż zakładano dotychczas. Zatrzymują one ciepło i tym samym odpowiadają za 30% nieprzerwanego topnienia pokrywy lodowej.
8. Antarktyda także uwalnia metan (Nature, sierpień 2012). Zgodnie z raportem opublikowanym w Scientific Reports 24 lipca 2013 tempo topnienia wiecznej zmarzliny w Antarktyce zrównało się z Arktyką.
Zachodnia Pokrywa Lodowa Antarktydy traci ponad 150 kilometrów kwadratowych lodu rocznie według obserwacji CryoSat opublikowanych 11 grudnia 2013, natomiast kruszący się Lodowiec Szelfowy Larsena B zmierza ku ostatecznemu upadkowi według Teda Scambosa, glacjologa Narodowego Centrum Danych Śniegu i Lodu [the National Snow and Ice Data Center], który poinformował o tym podczas dorocznego spotkania Amerykańskiego Związku Geofizycznego [American Geophysical Union].
Badanie zamieszczone 12 września 2014 w Nature stwierdziło, że poważne załamanie Lodowca Szelfowego Larsena B w 2002 roku było wynikiem ciepłych, lokalnych temperatur powietrza, co wskazuje na znaczący wpływ globalnego i lokalnego ocieplenia na zdynamikę lodu. Dwa dni później badanie w Nature Climate Change wykazało, iż ta wrażliwość na temperaturę unaocznia, „że przyszły wzrost intensywności opadów raczej nie zdoła zrównoważyć wywołanego ogrzaniem atmosfery topnienia peryferyjnych lodowców Półwyspu Antarktycznego”.
Analiza opublikowana 1 czerwca 2015 przez Earth and Planetary Science Letters ustaliła, że ostatnia część Lodowca Szelfowego Larsena B, który zapadł się częściowo w 2002 roku, szybko słabnie i prawdopodobne ulegnie całkowitej dezintegracji przed końcem dekady. Tymczasem Lodowiec Szelfowy Larsena C jest gotowy do upadku, o czym informuje artykuł The Cryosphere z 13 maja 2015.
Badanie przedstawione 8 lutego 2016 w internetowej edycji Nature Climate Change wzmacnia wcześniejsze ustalenia o upadku dużych szelfów lodowych na Antarktydzie. Niektóre z tych „pasów bezpieczeństwa” o wielkości kraju są niezwykle dynamiczne i w związku z tym podatne na szybki rozpad.
Tempo utraty pokrywy lodowej w okresie 2010-2013 było dwukrotnie wyższe niż w latach 2005-2010, co ustaliła praca badawcza wyznaczona do publikacji w Geophysical Research Letters.
Do połowy maja 2015 nagła utrata lodu na Antarktydzie była na tyle duża, że wywarła wpływ na pole grawitacyjne Ziemi, o czym donosi Science w wydaniu z 21 maja 2015.
Klimatolog-glacjolog NASA Eric Rignot stwierdza na początku 2015, że „bezpiecznik jest spalony”. Rignot objaśnia ten „porażający moment” i wskazuje na zupełną nieudolność klimatologów w wyjaśnianiu tej kwestii opinii publicznej.
Według badania opisanego w Science w wydaniu z 26 marca 2015, „Tempo utraty lodu Antarktydy Zachodniej wzrosło w ostatnim dziesięcioleciu o 70%, natomiast wcześniejszy przyrost objętości szelfów lodowych Antarktydy Wschodniej zatrzymał się.”
Utrata lodu Antarktydy przyspiesza nawet na obszarach długo uznawanych za stabilne, co dokumentuje Scientific Reports 24 lipca 2014.
Wyniki oparte na danych grawitacyjnych opublikowanych 1 kwietnia 2015 przez Earth and Planetary Science Letters: „W ciągu ostatnich dziesięciu lat potężna pokrywa lodowa Antarktydy utraciła dwukrotnie więcej lodu w swojej zachodniej części, niż zakumulowała na wschodzie, stwierdzili badacze Uniwersytetu w Princeton, którzy doszli do następującego wniosku ogólnego: pokrywa lodowa na kontynencie południowym topnieje jeszcze szybciej.”
Następna odsłona narracji „szybciej, niż się spodziewano” nastąpiła 10 lipca 2015, kiedy to opublikowana przez Science Advances analiza odkryła, że aktywność geotermalna przyczynia się do szybkiego topnienia pokrywy lodowej Antarktydy Zachodniej. Kolejne potwierdzenie intensywnych emisji metanu ujawniają polarne chmury mezosferyczne nad półkulą południową w dniach 21 listopada 2013 – 6 grudnia 2013.
Nie tylko Antarktyda pluje spod lodu hydratami (wodzianem) metanu. Arktyczne lądolody mogą również skrywać ogromne rezerwuary tego gazu, o czym poinformowało 7 stycznia 2016 pismo Nature Communications. Ze streszczenia badania dowiadujemy się, że „niedawne datowanie miejsc ujścia metanu sugeruje, iż uwolnienie gazu trwało przez wiele tysiącleci. W niniejszej pracy dokonujemy syntezy obserwacji ~1.900 cech ujścia – zagłębień i aktywnych flar gazowych – na zlodowaconym wcześniej obrzeżu Arktyki z modelowaniem termomechanicznej, zawierającej hydraty strefy stabilności pokrywy lodowej. Nasze wyniki wskazują, że nawet przy ostrożnych szacunkach grubości lodu w umiarkowanych warunkach subglacjalnych, 500-metrowa strefa stabilności wodzianu – która może zawierać metan – istniała pod warstwą lodu. Ponadto ujawniamy, iż na głębokości 150-520 metrów uwalnianie metanu utrzymywało się również przez szerokie na 20 kilometrów ‚okno’ pomiędzy podmorską i subglacjalną strefą stabilności wodzianu. Przestrzeń ta poszerzyła się w odpowiedzi na polodowcowe ocieplenie klimatu i deglacjację, co stworzyło warunki do uwolnienia metanu z szelfu arktycznego.”
9. Rosyjskie pożary lasów i trzęsawisk stają się coraz częstsze (NASA, sierpień 2012), zjawisko widoczne na całej półkuli północnej (Nature Communications, lipiec 2013).
New York Times informuje o cieplejszych, suchych warunkach wzniecających ogromne pożary w zachodniej części Ameryki Północnej jako „nowej normie” w wydaniu z 1 lipca 2013. Analiza w Proceedings of the National Academy of Sciences z 22 lipca 2013 demonstruje, że lasy borealne płoną w tempie przewyższającym wyniki z ostatnich 10.000 lat.
Według doniesień Międzyagencyjnego Centrum Pożarowego Kanady całkowita liczba hektarów strawionych przez ogień na początku lata 2014 jest sześć razy wyższa od średniej powierzchni sezonowej. To tempo spalania jest bezprecedensowe nie tylko dla bieżącego stulecia, lecz także dla każdego okresu w zapisie leśnego podłoża Kanady z ostatnich 10.000 lat.
Kompleksowa ocena spalania biomasy opublikowana 21 lipca 2014 w Journal of Geophysical Research: Atmospheres tłumaczy większość średniego wzrostu globalnej temperatury i wyjaśnia, że spalanie biomasy powoduje więcej globalnego ocieplenia na jednostkę masy niż inne węglowe źródła związane z działalnością ludzi.
Na początku sierpnia 2014 pożary tundry szalały zaledwie 110 kilometrów na południe od wód Oceanu Arktycznego i tworzyły własną pogodę poprzez chmury pyrocumulus.
Zgodnie z ustaleniami pracy badawczej zamieszczonej 14 lipca 2015 w Nature Communications sezon pożarów wydłużył się od 1979 roku o prawie 20%.
Źródła podpaleń także wzbierają. Według badania opublikowanego w Science 14 listopada 2014 każdy skok średniej globalnej temperatury o 1°C przyczynia się do wzrostu liczby wyładowań atmosferycznych o 12 ± 5%.
Praca badawcza zamieszczona 6 października 2015 w internetowym wydaniu Proceedings of the National Academy of Sciences opisuje, w jaki sposób wzrost średniej globalnej temperatury o 0.5°C związany ze średniowieczną anomalią klimatyczną – zwaną powszechnie ‚Średniowiecznym optimum klimatycznym’ – przyczynił się do znacznego zwiększenia powierzchni obszarów spalonych. W streszczeniu czytamy: „Około 1.000 lat temu ocieplenie o ~0.5°C zwiększyło w ciągu stulecia zasięg badanych obszarów spalonych o ~260% w stosunku do poprzedzających 400 lat.”
10. Pękanie lodowców przyspiesza w obecności zwiększonego stężenia dwutlenku węgla (Journal of Physics D: Applied Physics, październik 2012).
11. Wir Morza Beauforta najwidoczniej zmienił kurs (Narodowe Centrum Danych Śniegu i Lodu USA, październik 2012). Mechanikę tego procesu wyjaśnia Instytut Oceanograficzny w Woods Hole.
12. Wystawienie na działanie światła słonecznego zwiększa bakteryjną konwersję gruntowego węgla, tym samym przyspieszając topnienie wiecznej zmarzliny (Proceedings of the National Academy of Sciences, maj 2013).
Można się spodziewać, że późniejsze całkowite uwolnienie węgla „co najmniej podwoi jego straty netto w emisjach tundra-atmosfera”, informuje Ecology w numerze z marca 2014.
Arktyczna wieczna zmarzlina mieści połowę dwutlenku węgla zgromadzonego w glebie Ziemi – według szacunków NASA od 1.400 do 1.850 petagramów (1 petagram = 1 miliard ton). Ocieplenie zmienia chemię torfu, co przyspiesza ten proces, stwierdza analiza opublikowana przez Proceedings of the National Academy of Sciences w numerze z 7 kwietnia 2014.
13. Mikroby także dołączyły, co potwierdza raport New Scientist z 23 lutego 2013. Późniejsze badanie zamieszczone 22 października 2014 w Nature wyjaśnia kluczową rolę pojedynczego gatunku drobnoustroju, który potęguje zmianę klimatu.
→ Badanie opublikowane 8 lipca 2019 r. w Proceedings of the National Academy of Sciences potwierdziło, że wzrost temperatur, jakiego doświadcza tundra, sprawi, iż zamieszkujące ją drobnoustroje zwiększą produkcję metanu i dwutlenku węgla. Około połowa podziemnego węgla jest zmagazynowana w glebach występujących w wysokich szerokościach geograficznych. To ponad dwukrotnie więcej od aktualnych atmosferycznych koncentracji CO2. Naukowcy wykorzystali metagenomikę, by zanalizować zmiany w społecznościach mikrobiologicznych Alaski poddanych eksperymentalnemu ociepleniu. Zobaczyliśmy, że mikroby reagują dość szybko – w ciągu czterech lub pięciu lat – na nawet umiarkowany wzrost temperatur, powiedział Kostas T. Konstantinidis, autor pracy badawczej i wykładowca w Szkole Inżynierii Cywilnej i Środowiskowej oraz Szkole Nauk Biologicznych Instytutu Technologicznego Georgii. Gatunki drobnoustrojów i ich geny zaangażowane w uwalnianie dwutlenku węgla i metanu zwiększyły swoją liczebność w odpowiedzi na ocieplenie. Wynik nas zaskoczył, dodał uczony. Mimo tej szybkiej i wyraźnej reakcji na zmianę klimatu, mikroby glebowe z dalekiej północy i ich aktywność nie są uwzględniane w modelach klimatycznych. W 2019 r. na Syberii i Alasce po raz kolejny padły rekordy średniej temperatury miesięcznej – była wyższa od średniej długoterminowej nawet o 10°C.
14. Według analizy przedstawionej w Science 12 kwietnia 2013 „poważna emisja metanu jest niemalże nieunikniona” z wiecznej zmarzliny Alaski. Zastanawiam się, gdzie do tej pory ukrywali się jej autorzy – mówią o wydarzeniu, które jest w toku.
Drzewa przewracają się i obumierają wraz z topnieniem wiecznej zmarzliny, co ilustruje sposób, w jaki samowzmacniające się sprzężenia zwrotne karmią się nawzajem. Badanie opublikowane 6 kwietnia 2015 w internetowym wydaniu Nature formułuje następujący wniosek: „Należy oczekiwać, że produkcja ciepła nie tylko przyspieszy rozkład organicznego węgla i potencjalną ilość emisji dwutlenku węgla do atmosfery, ale może stanowić punkt krytyczny, który doprowadzi do utraty dowodów wczesnej historii człowieka w Arktyce, jakie do tej pory były bardzo dobrze zachowane w górnej warstwie wiecznej zmarzliny.”
Proces szybkiego rozkładu zmarzliny pojawił się niedawno i prowadzi do „efektu niekontrolowanego”, co odkryło badanie, którego wyniki pojawiły się 27 kwietnia 2015 w Geophysical Research Letters. W rezultacie – czytamy dalej w tej samej analizie – uwalniany węgiel przedostaje się do atmosfery „w zastraszającym tempie”.
Ustalenia pracy badawczej zamieszczonej 1 lutego 2016 w Journal of Geophysical Research: Biogeosciences wskazują na to, iż literatura naukowa w końcu dogania rzeczywistość dramatycznej sytuacji: „Nasze wyniki sugerują, że ekosystem subarktycznej tundry odchodzi od swojej historycznej funkcji pochłaniacza C i zamienia się w źródło C.”
→ Według naukowców z Uniwersytetu Kolorado w Boulder ekosystemy górskie zamieniają się w źródło emisji CO2 netto wskutek topnienia wiecznej zmarzliny. W swoim badaniu opublikowanym 21 marca 2019 r. w Nature Communications uczeni ujawnili, że alpejska tundra w górach Front Range w Kolorado uwalnia już więcej dwutlenku węgla, niż gromadzi. Mamy do czynienia ze sprzężeniem zwrotnym, które będzie zwiększać koncentracje atmosferyczne tego gazu i potęgować zmianę klimatu. Podobne zjawisko zaobserwowano w Arktyce. Zastanawialiśmy się, czy występuje ono na obszarach alpejskich, powiedział John Knowles z Instytutu Badań Arktycznych i Alpejskich (INSTAAR), główny autor pracy badawczej. Nasze dochodzenie wskazuje na to, że tak. Okazało się, że nawet bez izolującej warstwy głębokiego śniegu całoroczna aktywność tamtejszych drobnoustrojów jest zdecydowanie większa od spodziewanej. Kiedy skuta lodem gleba tundry rozmraża się i zostaje odsłonięta po raz pierwszy od długiego czasu, jej składniki odżywcze stają się dostępne dla mikrobów. W przeciwieństwie do roślin, które pozostają zimą w stanie spoczynku, mikroskopijne organizmy mogą ucztować przez cały rok, gdy pozwalają im na to sprzyjające warunki środowiskowe. W rezultacie lasy przestają pełnić rolę kluczowych „pochłaniaczy” węgla – sekwestrują go mniej, niż wytwarzają. Fakt ten nie jest uwzględniany w modelach globalnego ocieplenia.
→ Gleba arktyczna ogrzała się do tego stopnia, że ilość węgla uwalniana przez nią zimą jest większa od ilości węgla pochłanianej przez roślinność latem. Odkrycie to oznacza, iż rozległy pas tundry, jaki pokrywa północne regiony Ziemi – ogromny rezerwuar węgla, którego zawartość dosłownie miażdży obecne koncentracje atmosferyczne – stanowi już źródło emisji gazów cieplarnianych netto. Odnotowujemy stratę węgla netto, powiedziała Jocelyn Egan z Uniwersytetu Dalhousie, jeden z 75 autorów raportu opublikowanego 21 października 2019 r. w Nature Climate Change. Badanie naukowców z 12 krajów i kilkudziesięciu instytucji dowiodło, że naturalne systemy planetarnej północy przestały magazynować węgiel.
15. Letnie topnienie lodu Antarktydy jest na najwyższym poziomie od tysiąca lat: rozmraża się on 10 razy szybciej niż 600 lat temu, a największe przyspieszenie nastąpiło w ciągu ostatnich 50 lat (Nature Geoscience, kwiecień 2013).
Według badania w Geophysical Research Letters z 4 marca 2014 – które zakłada stosunkowo niewielkie zmiany w temperaturze regionalnej w nadchodzących dekadach – „modelowane letnie koncentracje lodu morskiego zmniejszą się o 56% do roku 2050 i 78% do roku 2100” (dogłębna analiza Roberta Scribblera znajduje się tutaj).
Cytując badania przygotowane do publikacji na łamach Science i Geophysical Research Letters, New York Times w numerze z 12 maja 2014 relacjonuje: „Duży fragment potężnej pokrywy lodowej Antarktydy Zachodniej zaczyna się rozpadać; dalsze topnienie wygląda na niemożliwe do powstrzymania. […] To nowe odkrycie najwyraźniej jest spełnieniem prognozy sformułowanej w 1978 roku przez glacjologa John H. Mercera z Uniwersytetu Stanowego w Ohio. Opisał delikatną naturę pokrywy lodowej Antarktydy Zachodniej i ostrzegł, że szybka, antropogeniczna emisja gazów cieplarnianych ‚grozi katastrofą’.”
Chociaż naukowcy od dawna wyrażają zaniepokojenie niestabilnością Pokrywy Lodowej Zachodniego Atlantyku (WAIS), badanie opublikowane 28 sierpnia 2013 w Nature unaocznia, że Pokrywa Lodowa Wschodniego Atlantyku (EAIS) uległa w ostatnim półwieczu szybkim przeobrażeniom. To największa pokrywa na świecie i wcześniej sądzono, że zmiany klimatu jej nie dotkną. Nagłe przeobrażenia sygnalizują potencjalne zagrożenie dla globalnego poziomu mórz. EAIS posiada wystarczającą ilość wody, aby podnieść poziom mórz o ponad 50 metrów. Zgodnie z badaniem zamieszczonym na łamach Geophysical Research Letters w lipcu 2014, od roku 1950 wiatry zachodnie półkuli południowej ulegają wzmocnieniu i przesunięciu w stronę bieguna, co przyspiesza tempo topnienia do tego stopnia, że – zgadłeś [Czytelniku] – „wyniki zaszokowały badaczy”.
Referat wygłoszony pod koniec 2014 podczas spotkania Amerykańskiego Związku Geofizycznego konkluduje: „Wyczerpująca, 21-letnia analiza najszybciej zanikającego regionu Antarktydy odkryła, iż w ciągu ostatniej dekady tempo topnienia tamtejszych lodowców uległo potrojeniu.” (Oznacza to, że co dwa lata następuje utrata lodu o ilości będącej odpowiednikiem Mount Everestu; przyp. tłum.) 16 marca 2015 internetowa edycja Nature Geoscience potęguje dramatyczną sytuację identyfikując oddolne topnienie lodowca Totten.
Badanie zamieszczone 12 października 2015 w Nature Geoscience informuje, że lód Antarktydy topnieje tak szybko, iż przed rokiem 2100 może być zagrożona stabilność całego kontynentu. Nie jest oczywiście zaskoczeniem dyżurna data: „w odległej przyszłości”. Jednakże analiza wykorzystuje dwa scenariusze emisji, aby przewidzieć podwojenie tempa topnienia powierzchniowego szelfów do roku 2050; według jednego z nich antarktyczne szelfy znajdą się w niebezpieczeństwie upadku przed końcem stulecia.
Autorzy pracy opublikowanej 2 listopada 2015 w internetowym wydaniu Proceedings of National Academy of Sciences stwierdzają, że „w przypadku destabilizacji sektora Morza Amundsena cała morska pokrywa lodowa trafi do oceanu”. Zdanie to zdaje się uznawać fakt „samopodtrzymującego się uwolnienia lodu Antarktydy Zachodniej”.
Zgodnie z badaniem opublikowanym 26 listopada 2015 w Nature Communications, „Lodowce wyprowadzające – osadzone w podłożu, które pogłębia się w kierunku lądu i rozciąga poniżej poziomu morza – są potencjalnie narażone na ‚niestabilność morskiej pokrywy lodowej.’ Ta niestabilność, która może prowadzić do galopującej utraty lodu, była symulowana przy pomocy modeli, lecz jej konsekwencje nie zostały zaobserwowane bezpośrednio w zapisach geologicznych. W niniejszej pracy prezentujemy nowe okresy odsłoniętej powierzchni z odcinka wyprowadzającego pokrywy lodowej Antarktydy Wschodniej, które ujawniają, że około 7000 lat temu nastąpiła szybka redukcja objętości lodowca pod nieobecność dużych zmian środowiskowych. Proces utrzymał się dłużej niż dwa i pół wieku, w wyniku czego doszło do utraty setek metrów lodu.”
16. Wzrost temperatury i redukcja opadów w południowo-zachodniej części środkowej Ameryki Północnej ułatwia przemieszczanie pyłu z położonych niżej pustyń do położonych wyżej pokryw śnieżnych, przyspieszając topnienie śniegu, informuje Hydrology and Earth System Sciences z 17 maja 2013.
17. Powodzie w Kanadzie wysyłają pylastą wodę przez Deltę Mackenzie do Morza Beauforta, barwiąc szeroki pas Oceanu Arktycznego w pobliżu delty na brązowo (NASA, czerwiec 2013). Zdjęcia tego zjawiska znajdują się na witrynie NASA.
18. Powierzchniowe wody roztopowe przeciekające przez pęknięcia w pokrywie lodowej mogą ogrzać pokrywę od wewnątrz, zmiękczając lód i przyspieszając jego przepływ, stwierdza badanie przyjęte do publikacji w Journal of Geophysical Research: Earth Surface z lipca 2013. Dodatkowe potwierdzenie tych ustaleń zostało zawarte 29 września 2014 w Nature Communications. Wygląda na to, że na Grenlandii zainicjowane zostało Zdarzenie Heinricha. Oto jego opis autorstwa Roberta Scribblera z 8 sierpnia 2013:
W Zdarzeniu Heinricha siły topnienia w końcu osiągają punkt krytyczny. Cieplejsza woda znacznie zmiękczyła pokrywę lodową. Strumienie wody płyną pod lodem. Lodowe baseny stają się wielkimi jeziorami, które mogą rozlać się zarówno po powierzchni lodu, jak i pod nim. Mogą utworzyć duże lodowe tamy (sic). Przez cały ten czas ruch lodu i topnienie przyspieszają. Wreszcie osiągnięty zostaje główny punkt zwrotny i jedno duże zdarzenie lub nieprzerwana ich seria powoduje, iż uwolnione zostaje mnóstwo wody i lodu, a pokrywa lodowa przechodzi w całkowicie chaotyczny stan. Tsunami stopionej wody wylewa się, niosąc flotyllę (sic) lodowych gór (sic), w znacznym stopniu podnosząc poziom morza. Wtedy zaczyna szaleć naprawdę paskudna pogoda. W przypadku Grenlandii linią ognia takich wydarzeń jest cały Północny Atlantyk i ostatecznie półkula północna.
Praca badawcza bazująca na danych z 2011 roku, które zamieszczono w sieciowej edycji Nature Geoscience z 13 lipca 2015, ustaliło: „Uwzględniając fakt, że adwekcja ciepłych, wilgotnych mas powietrza nad Grenlandią stanie się w nadchodzących dekadach coraz częstsza, nasze wyniki zapowiadają wcześniej nieprzewidzianą podatność pokrywy lodowej Grenlandii na zmianę klimatu.” W skrócie, wykazano, iż topnienie „pokrywy lodowej Grenlandii przyspiesza w odpowiedzi na powierzchniowe opady deszczu i roztopy związane z cyklonalnymi zjawiskami pogodowymi okresu późnego lata i jesieni”.
19. Załamanie termohalinowego pasa transmisyjnego zachodzi zarówno na Antarktydzie, jak i w Arktyce, co prowadzi do topnienia zmarzliny Antarktydy (Scientific Reports, lipiec 2013). W ciągu ostatnich 60 lat powierzchnia oceanu u wybrzeży Antarktydy stała się mniej słona ze względu na topniejące lodowce i bardziej intensywne opady atmosferyczne, odnotowuje Nature Climate Change z 2 marca 2014.
20. Utrata arktycznego lodu morskiego zmniejsza gradient temperatury pomiędzy biegunami i równikiem, co powoduje zwolnienie i meandrowanie prądu strumieniowego (warto zapoznać się zwłaszcza z analizą Jennifer Francis).
Najbardziej ekstremalny dipol w historii odnotowano w sezonie 2013-2014, o czym poinformowało pismo Geophysical Research Letters. Jednym z rezultatów jest utworzenie bloków pogodowych, takich jak niedawne, bardzo wysokie temperatury na Alasce.
O tzw. wirze polarnym szeroko informowano w Stanach Zjednoczonych w 2013 i zwrócił uwagę społeczności akademickiej, ponieważ susza zagraża produkcji roślin uprawnych w Kalifornii.
Ekstremalne zjawiska pogodowe już mają miejsce, na co zwraca uwagę Nature Climate Change z 22 czerwca 2014.
Według Proceedings of the National Academy of Sciences z 11 sierpnia 2014, atmosferyczne wydarzenia zwane Falami Rossby’ego występują coraz częściej.
Badanie, którego współautorką była Francis, zamieszczone 6 stycznia 2015 w Environmental Research Letters, zawiera w swojej konkluzji takie oto stwierdzenie: „Wyniki te sugerują, że w miarę dalszego ocieplenia Arktyki – przebiegającego szybciej niż na pozostałym obszarze planety w odpowiedzi na rosnące koncentracje gazów cieplarnianych – częstotliwość występowania ekstremalnych zjawisk pogodowych, spowodowanych przez utrzymujące się wzory zachowania prądu strumieniowego, wzrośnie.”
Jeżeli chodzi o Fale Rossby’ego, to podsumowana 24 kwietnia 2015 w wydaniu Journal of Geophysical Research: Atmospheres analiza zawiera następujący komentarz: „Odkryliśmy również mechanizm dodatniego sprzężenia zwrotnego będącego rezultatem anormalnej cyrkulacji południkowej, która schładza średnie szerokości geograficzne i ogrzewa Arktykę, co wprowadza z kolei do kolumny arktycznego powietrza dodatkowe ciepło stanowiące równowartość 60% bezpośredniego wydzielania ciepła powierzchniowego, które pochodzi z redukcji morskiego lodu.”
Ustalenia badawcze Francis zostały dodatkowo potwierdzone w artykule pt. „Dwa wyodrębnione oddziaływania ocieplenia Arktyki na mroźne zimy w Ameryce Północnej i Azji Wschodniej”, który ukazał się 31 sierpnia 2015 w internetowej edycji Nature Geoscience.
Jedną z konsekwencji „wiru polarnego” jest to, że borealny torf wysycha i staje się łatwopalny niczym pokład węgla. Sadza trafia następnie do atmosfery, opada ponownie, powlekając powierzchnię lodu w innym miejscu, co zmniejsza albedo i przyspiesza topnienie. Każde z tych indywidualnych zjawisk bywa odnotowane w mediach sporadycznie; na ile mi wiadomo nikt dotychczas tych punktów nie połączył. Niezdolność lub niechęć mediów w tej kwestii nie zaskakuje; niedawno wspomniano o tym tutaj w odniesieniu do zmian klimatu i pożarów (lipiec 2013).
21. Arktyczny lód jest coraz ciemniejszy, tym samym odbija mniej słonecznego światła. (Nature Climate Change, sierpień 2013)
→ Arktyka ociepla się kilkakrotnie szybciej niż reszta globu. Przyczyniają się do tego m.in. pożary wybuchające dalej na południe. Sadza przedostaje się do atmosfery i przemieszcza nad koło podbiegunowe, gdzie opada na lód. Przyciemniona powierzchnia pochłania więcej promieni słonecznych, co wzmaga topnienie. Pożoga wprowadza do arktycznej atmosfery trzy razy więcej czarnego węgla, niż wskazywały na to modele klimatyczne. Sadza może również przyspieszać wzrost temperatur. – tłumaczy Makoto Koike z Uniwersytetu Tokijskiego. Serwis monitorowania atmosfery Copernicus Unii Europejskiej (CAMS) podał, że czarny węgiel z pożarów lasów w Rosji dotarł latem 2021 r. aż do Grenlandii i Kanady. [Atmospheric Chemistry and Physics, 4 listopada 2021 r.]
22. Ekstremalne zdarzenia pogodowe napędzają zmiany klimatu (Nature, 15 sierpnia 2013). Szczegóły objaśnia modelowanie w Global Biogeochemical Cycles z 6 czerwca 2014. Dodatkowe dane i wyjaśnienia przedstawiono 27 kwietnia 2015 w internetowym wydaniu Nature Climate Change.
Biuletyn Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego opublikował w numerze z grudnia 2015 „Wyjaśnienie ekstremalnych wydarzeń 2014 roku z perspektywy klimatu” czerpiące z wniosków sformułowanych przez 32 międzynarodowe zespoły naukowców, które zbadały 28 oddzielnych zjawisk pogodowych. Raport, podany do wiadomości publicznej 5 listopada 2015 roku, zawiera następujące ustalenia: „Działania człowieka, takie jak emisje gazów cieplarnianych i zagospodarowanie terenu, wywarły wpływ na konkretne ekstremalne zjawiska pogodowe i klimatyczne w roku 2014, w tym tropikalne cyklony na centralnym Pacyfiku, intensywne opady deszczu w Europie, suszę w Afryce Wschodniej i fale duszących upałów w Australii, Azji i Ameryce Południowej.”
23. Wywołana suszą śmiertelność drzew przyczynia się do zwiększenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery wskutek dekompozycji i zmniejszenia sekwestracji atmosferycznego dwutlenku węgla. Taką śmiertelność udokumentowano na całym świecie przynajmniej od listopada 2000; ostatnie podsumowanie obejmujące tropiki pojawiło się w edycji Nature z lutego 2013; o umiarkowanej Ameryce Północnej doniosło pismo Frontiers in Plant Science w sierpniu 2013, natomiast zestawienie dotyczące lasów borealnych opublikowano 21 sierpnia 2015 w Science. Sytuację pogarszają szkodniki i choroby, ponieważ poddane presji zmieniających się warunków środowiskowych drzewa stają się podatne na działanie czynników takich jak korniki oraz jemioła (mnożą się dodatkowe przykłady).
Jeden bardzo ważny przykład tego zjawiska występuje w Amazonii, gdzie susza z 2010 doprowadziła do uwolnienia CO2 w ilości większej niż odnotowane w tym samym roku emisje w Stanach Zjednoczonych (Science, luty 2011). Ponadto trwające w regionie wylesianie odpowiada za redukcję opadów, której tempo jest znacznie szybsze, niż sądzono, jak donosi Geophysical Research Letters z 19 lipca 2013. Przekrojowe omówienie zjawiska, skoncentrowane na Amazonii, przedstawiła 5 marca 2014 Climate News Network. „Obserwowany spadek zdolności wchłaniania dwutlenku węgla przez Amazonię odbiega znacznie od niedawnego wzrostu globalnej absorpcji węgla i jest sprzeczny z oczekiwaniami bazującymi na modelach,” stwierdza praca opublikowana 19 marca 2015 w Nature.
→ Naukowcy z Uniwersytetu w Stirling odkryli, że lasom na całym świecie grozi śmierć z powodu coraz intensywniejszych, coraz bardziej rozległych i coraz częstszych susz. Analiza opublikowana 21 lutego 2017 w Ecology Letters wykazała, że drzewa zachowują się w podobny sposób bez względu na lokalizację. Ich śmiertelność wzrasta proporcjonalnie do nasilenia suszy. „Widzimy, że wywołane suszą obumieranie drzew ma jednakowy przebieg w różnych środowiskach na całym globie,” powiedziała dr Sarah Greenwood z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu w Stirling. Spragnione drzewo rosnące w lesie tropikalnym Ameryki Południowej i umiarkowanym w Europie zareaguje na suszę niemal identycznie i ucierpi nieuchronnie wskutek skoku temperatur i zmian we wzorach opadów atmosferycznych. „W miarę dalszej eskalacji temperatur Ziemi masowa śmiertelność uderzy w więcej lasów niż kiedykolwiek przedtem. Magazynują one znaczną ilość węgla i ich obumieranie przyspieszy globalne ocieplenie,” powiedział Alastair Jump, profesor ekologii i współautor pracy badawczej.
→ W czerwcu 2016 monitoring pokazał, że Amazonia emitowała więcej CO2, niż go pochłaniała. Bujna roślinność zamiast redukować tempo atmosferycznej akumulacji węgla pochodzącego ze spalania paliw kopalnych, przyspieszyła je. Dokonane przez Obserwatorium Kopernika powierzchniowe pomiary CO2 ustaliły, iż nad znacznymi obszarami Amazonii wartości koncentracji wahały się od 500 ppm do 800 ppm – były prawie dwukrotnie wyższe od średniej globalnej. Podobne skoki stężeń CO2 zarejestrowano w zalesionych regionach Afryki Zachodniej. Kombinacja warunków suchych i rozprzestrzeniającego się ognia wypompowuje węgiel z roślin i gleb. Równikowe lasy przestają funkcjonować jako kluczowe pochłaniacze węgla, które spowalniały globalne ocieplenie.
Według badania opublikowanego w Nature 21 maja 2014, „wyższe tempo obiegu węglowej puli w biomach półpustynnych jest coraz ważniejszym regulatorem rocznej zmienności globalnego cyklu węglowego”, co wskazuje na wyłaniającą się rolę suchego lądu w kontrolowaniu warunków środowiskowych. „Z powodu wycinki deszczowych lasów tropikalnych Brazylii utracone zostało znacznie więcej węgla, niż zakładano wcześniej.” W rzeczywistości „fragmentacja lasu odpowiada za jedną piątą dwutlenku węgla emitowanego przez roślinność”. Konkluzje te pojawiły się 7 października 2014 w Nature Communications.
→ Badanie opublikowane 30 października 2019 r. w Science Advances odkryło, że w latach 2000–2013 degradacja lasów tropikalnych, których nie poddano wylesianiu, uwolniła o 626% więcej dwutlenku węgla więcej, niż sądzono. Oznacza to, iż tzw. lasy nienaruszone magazynują dużo więcej węgla w żywej materii, martwym drewnie i glebach. Ten „pochłaniacz”, obejmujący też w mniejszym stopniu łąki, usuwa z atmosfery aż jedną czwartą CO2 uwalnianego rokrocznie przez cywilizację przemysłową. Analiza milionów hektarów obszarów tropikalnych ujawniła ponury fakt: samo uszkodzenie lasu wywołane pożarem, wybiórczą wycinką drzew i suszą wystarczy, by zatracił on swoją zdolność do pochłaniania węgla. Wynik kalkulacji był sześciokrotnie gorszy od szacunków konwencjonalnych, które uwzględniały jedynie wylesianie. Pojedynczy przypadek poważnych szkód prowadzi do strat węglowych trwających przez dziesięciolecia. Poza potęgowaniem ocieplenia klimatu, szkody powodują też zanik różnorodności biologicznej, osłabiają ochronę zlewni, zaburzają wzory opadów i niszczą całe kultury. Obserwowany w czasie badania obszar lasu nienaruszonego został uszkodzony w ponad 7%. Trend znacznie przyspieszył w ostatnich latach. Planuje się zbudowanie dodatkowych 25 milionów kilometrów dróg, a globalne zapotrzebowanie na drewno, minerały i żywność rośnie wykładniczo. Ofiarą są nie tylko tropiki – w strefie umiarkowanej pozostało niewiele nietkniętych lasów. Nawet w północnej strefie borealnej kurczą się one w błyskawicznym tempie.
→ Podnoszące się morza zabijają drzewa, które żywią się słodką wodą. Proces pozostawia za sobą bagna z martwymi lub umierającymi w nich białymi suszkami. Tak powstają lasy-widma. Naukowcy odkryli, że ich rozprzestrzenianie się na wybrzeżach potęguje globalne ocieplenie. Badanie opisane 29 września 2020 r. w Nature Geoscience ustaliło, iż zmiana lasu w bagna wzdłuż linii brzegowej półwyspu Albemarle-Pamlico doprowadziła do uwolnienia znacznej ilości węgla zmagazynowanego w roślinach i drzewach. Wiele osób uważa, że wzrost poziomu mórz stanowi zagrożenie długoterminowe, powiedziała główna autorka pracy Lindsey Smart z Centrum Analityki Geoprzestrzennej Uniwersytetu Karoliny Północnej. W rzeczywistości obserwujemy poważne przeobrażenia w krótszych okresach czasu z powodu interakcji między stopniowym podnoszeniem się mórz a ekstremalnymi zdarzeniami pogodowymi takimi jak huragany lub susze, które przenoszą słoną wodę w głąb lądu. Uczeni prześledzili ekspansję lasów-widm na półwyspie o powierzchni 4 000 kilometrów kwadratowych. Okazało się, iż w latach 2001–2014 pokryły one 15% powierzchni. Według kalkulatora równoważności gazów cieplarnianych amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska jest to odpowiednik rocznych emisji 102 900 samochodów osobowych. Ponadto ustalono, że niebagatelną rolę odegrały susze: wywołują one większe i intensywniejsze pożary lasów i sprzyjają zasalaniu ekosystemów słodkowodnych. Kombinacja wzrostu poziomu morza i susz będzie powodować coraz większe straty netto planetarnej biomasy.
Praca badawcza zamieszczona 28 grudnia 2015 w internetowej edycji Proceedings of the National Academy of Sciences wskazuje, że w reakcji na zmiany klimatyczne las amazoński może przejść w stan przypominający sawannę. Sawanny opisane są jako łąki z rozproszonymi na nich drzewami lub krzewami. Fragment pracy sugeruje, iż „w przeciwieństwie do istniejących prognoz stabilności lub katastrofalnej utraty biomasy, reakcją lasu Amazonii na coraz bardziej suchy klimat regionalny może być natychmiastowe, stopniowane, niejednorodne przeobrażenie lasów wilgotnych o wysokiej biomasie w przejściowe lasy suche i drzewiaste sawanny”.
Las borealny oplata górną część półkuli północnej. Jest to największy biom planety i stanowi 30 procent globalnej pokrywy leśnej. Łoś jest największym zwierzęciem kopytnym w lesie borealnym, ale jego populacja odnotowała gwałtowny spadek. Dennis Murray, profesor ekologii na Uniwersytecie Trent w Peterborough, uważa, że wymierające łosie z Minnesoty, New Hampshire i innych obszarów są symptomem czegoś znacznie poważniejszego – stadium nagłego zanikania, umierania i przeobrażeń gigantycznego ekosystemu leśnego. „Las borealny rozpada się,” mówi. „Pytanie brzmi: co go zastąpi?”.
Streszczenie badania, które w kwietniu 2015 opublikowała Biogeochemistry, zawiera następujące stwierdzenie: „Rosnące temperatury i osadzanie się azotu (N) – dwa aspekty globalnej zmiany środowiskowej – przeobrażają biogeochemię materii organicznej gleby (MOG). […] Ogólnie rzecz ujmując, badanie to demonstruje, że rozkład i akumulacja odrębnych pod względem molekularnym komponentów MOG występuje przy ociepleniu gleby i zmianie N; następnie może ono zmienić obieg biogeochemiczny gleby.” Innymi słowy, w miarę wzrostu temperatur globalnych rozkład materii organicznej w lasach zdaje się przyspieszać, co prowadzi do szybszego uwalniania dwutlenku węgla do atmosfery.
→ Analiza przedstawiona 31 marca 2017 w Science wykazała, że zmiana klimatu powoduje redystrybucję bioróżnorodności na całej planecie. Zwierzęta i rośliny zmieniają zakresy i obszary swego występowania. Gatunki zmuszone są przenieść się do chłodniejszych klimatów: szkodniki penetrują nowe obszary. Korniki rozprzestrzeniają się w lasach na półkuli północnej. Insekty atakują drzewa, które mogły już zostać osłabione przez cieplejsze, bardziej suche warunki, co prowadzi do poważniejszych epidemii i obumierania drzew. To z kolei zasila pożary lasów. Uwalniany przez obumieranie i pożogę dwutlenek węgla potęguje globalne ocieplenie.
24. Zakwaszenie oceanów prowadzi do redukcji wydalania siarczku dimetylu (DMS) przez plankton. DMS osłania Ziemię przed promieniowaniem. (Nature Climate Change, 25 sierpnia 2013).
Plankton tworzy podstawę morskiego łańcucha pokarmowego, niektóre populacje zmniejszyły się 40% od 1950 roku (np. raport Nature z 29 lipca 2010) i znajdują się na krawędzi całkowitego zaniku, co ujawniło badanie zamieszczone w Global Change Biology z 17 października 2013.
Podobnie jak emisje dwutlenku węgla, zakwaszenie oceanów postępuje szybko, o czym poinformowało czasopismo Global Biogeochemical Cycles z 26 marca 2014.
Zakwaszenie przebiega w tempie najszybszym od 300 milionów lat, jak podali autorzy analizy opisanej 2 marca 2012 w Science.
Według ustaleń badawczych zamieszczonych 30 stycznia 2016 w Global Biogeochemical Cycles, w ciągu ostatnich 10 lat Ocean Atlantycki wchłonął 50 procent więcej dwutlenku węgla niż dekadę wcześniej, a to znacznie przyspieszyło zakwaszenie oceanu.
Nic dziwnego, że degradacja podstawy morskiego łańcucha pokarmowego zmniejsza zdolność populacji ryb do rozmnażania i odbudowy swoich społeczności na całym świecie, o czym poinformowano 14 grudnia 2015 w internetowym wydaniu Proceedings of the National Academy of Sciences.
Liczebność okrzemek, jednej z najważniejszych grup planktonu, zmniejsza się na całym globie w tempie około 1% rocznie – to wynik analizy opisanej 23 września 2015 w Global Biogeochemical Cycles.
Ocean Południowy jest zakwaszany przez rosnące emisje dwutlenku węgla w tak szybkim tempie, że duże jego obszary mogą nie być w stanie utrzymać przy życiu kluczowych organizmów łańcucha pokarmowego już przed rokiem 2030, stwierdziło badanie streszczone 2 listopada 2015 w internetowej edycji Nature Climate Change.
Praca badawcza, która pojawiła się 26 listopada 2015 w Science Express, wskazuje, że zmiany, jakich doświadcza plankton z subtropikalnych wód Północnego Pacyfiku, są „bezprecedensowe w ostatnim tysiącleciu”. Trwające przeobrażenie „rozpoczęło się w epoce przemysłowej i podtrzymywane jest przez rosnącą, wiążącą azotowe cząsteczki, cyjanobakteryjną produkcję”. W wywiadzie zacytowano jednego z autorów pracy: „Ta zmiana w społeczności pikoplanktonu mogła w ciągu minionego wieku stanowić ujemne sprzężenie zwrotne wobec wzrostu atmosferycznych koncentracji CO2. Jednak nie możemy oczekiwać, że pozostanie taką w przyszłości.”
Wyniki dalszych badań nad pierwotną produktywnością w oceanie ukazały się 19 stycznia 2016 w Geophysical Research Letters. W odniesieniu do Oceanu Indyjskiego sformułowano następujący wniosek: „Prognozy klimatyczne sugerują, iż Ocean Indyjski będzie ogrzewał się nadal, co zamieni ten produktywny region w ekologiczną pustynię.”
Naukowcy po raz pierwszy stwierdzili obecność toksyn w arktycznych ssakach. Wytwarzane są przez szkodliwe zakwity glonów. Pojawiają się u zwierząt morskich Alaski, nawet na obszarze Oceanu Arktycznego – o wiele dalej na północ, niż wskazywały na to wcześniejsze raporty, o czym doniosła 11 lutego 2016 analiza z łamów Harmful Algae. W jej fragmencie czytamy: „Niniejsze badanie objęło próbki pobrane z 905 przedstawicieli 13 gatunków ssaków, w tym: humbaków, wielorybów grenlandzkich, białuch, morświnów portowych, kotików zwyczajnych, lwów morskich Stellera, fok pospolitych, fok obrączkowanych, fok wąsatych, fok plamistych, fok pręgowanych, morsów pacyficznych oraz północnych wydr morskich. Kwas domoikowy wykryto u wszystkich 13 badanych gatunków, a najczęściej u wielorybów grenlandzkich (68%) i morświnów portowych (67%). Saksytoksynę stwierdzono u 10 spośród 13 gatunków. […] Wyniki te dowodzą, że […] toksyny występują w wodach Alaski w koncentracjach dostatecznie wysokich, by były one wykrywalne u zwierząt morskich i wpływały na zdrowie ssaków żyjących w arktycznym środowisku morskim.”
25. Meduzy odgrywają już podstawową rolę w oceanach świata (Wydanie New York Times Review of Books z 26 września 2013, recenzja książki Lisy-Ann Gershwin pt. „Ukłuci! O rozkwicie meduz i przyszłości oceanów”): „Tworzymy świat bardziej przypominający późny prekambr niż koniec XIX wieku – świat, w którym meduzy panowały w morzach, a organizmy z muszlami nie istniały. Tworzymy świat, w którym my/ludzie wkrótce możemy nie być w stanie ani przetrwać, ani wykrzesać na przetrwanie chęci.” Meduzy przyczyniają się do zmian klimatycznych poprzez (1) wydalanie bogatych w węgiel odchodów i śluzu, wykorzystywanych przez bakterie do oddychania, co zamienia je w fabryki dwutlenku węgla, a także (2) poprzez konsumowanie ogromnej liczby widłonogów i innego planktonu.
26. Wzrost poziomu morza powoduje załamania zboczy, tsunami i emisje metanu (Geology, wrzesień 2013). We wschodniej Syberii prędkość erozji wybrzeża wzrosła blisko dwukrotnie podczas ostatnich czterech dekad wskutek topnienia wiecznej zmarzliny.
Wygląda na to, że wzrost poziomu morza znajduje się już w stadium wykładniczym, co wyjaśnia analiza Roberta Scribblera z 4 maja 2015.
27. Wzrost temperatury oceanu zakłóci naturalne cykle dwutlenku węgla, azotu i fosforu, zmniejszając tym samym ilość planktonu (Nature Climate Change, wrzesień 2013).
Ocieplenie oceanu zostało poważnie zaniżone od 1970 roku, ustaliła praca badawcza przedstawiona w internetowej edycji Nature Climate Change z 5 października 2014. Zwłaszcza górne 700 metrów oceanicznych wód półkuli południowej ogrzało się po 1970 roku dwukrotnie szybciej, niż sądzono.
Według artykułu wydrukowanego w Guardianie 22 stycznia 2015, „oceany nagrzewają się tak szybko, że wykresom naukowców zabrakło skali”.
28. Trzęsienia ziemi prowadzą do uwolnienia metanu, a będące tego konsekwencją dalsze ocieplenie wywołuje trzęsienia ziemi, alarmuje Sam Carana z Arctic Methane Emergency Group (październik 2013).
29. Małe rozlewiska w Kanadyjskiej Arktyce uwalniają znacznie więcej metanu, niż się spodziewano (PLoS ONE, listopad 2013). Jest to pierwszy z wielu ekosystemów słodkowodnych, które emitują do atmosfery metan – ich przegląd zawiera Nature z 19 marca 2014, zaś opis pojawił się następnie w wyczerpującym badaniu w Global Change Biology z 28 kwietnia 2014.
Według Nature Geoscience z 20 maja 2012, uwalnianie metanu z tych źródeł w Arktyce i Grenlandii „oznacza, że w ocieplającym się klimacie dezintegracja wiecznej zmarzliny, lodowców i części polarnych lądolodów może ułatwić szybkie wyrzucenie metanu wolnego od 14/C, uwięzionego przez czapę kriosfery”.
Mechanizm uwalniania metanu w tych systemach jest słabo rozpoznany. Jeśli proces napędzany jest przez światło słoneczne, jak sugeruje badanie w Science z 22 sierpnia 2014, wówczas można spodziewać się jego wzmocnienia, ponieważ rozlewiska i jeziora będą coraz bardziej narażone na oddziaływanie promieni słonecznych.
Akweny położone we wnętrzu Afryki w znaczący sposób zwiększają całkowite emisje atmosferyczne gazów cieplarnianych, stwierdza analiza zamieszczona 20 lipca 2015 w internetowym wydaniu Nature Geoscience. Autorzy konkludują, że „będące ekwiwalentem dwutlenku węgla ogólne emisje gazów cieplarnianych [wynoszą] 0.9 petagrama węgla rocznie, co stanowi równowartość około jednej czwartej połączonych pochłaniaczy węgla – oceanu globalnego i lądu”.
Duże zbiorniki wodne zalegające pod pustyniami mogą poważnie pogorszyć sytuację. Zgodnie z ustaleniami badania opublikowanego 28 lipca 2015 przez Geophysical Research Letters, pod Kotliną Tarymską w chińskim Sinkiang zmagazynowana jest ogromna ilość dwutlenku węgla. Ukryty akwen zawiera „więcej węgla niż wszystkie rośliny świata. Podczas gdy informacja o dodatkowym źródle wody brzmi pozytywnie, naukowcy uważają, że uwolnienie tego węgla do atmosfery miałoby poważne konsekwencje”. Jeden z autorów wyjaśnił: „Przypomina to puszkę coca-coli. Jeśli zostanie otwarta, gaz cieplarniany ucieknie do atmosfery.”
Badanie zamieszczone 9 listopada 2015 w internetowym wydaniu Nature Geoscience demonstruje, że jeziora półkuli północnej prawdopodobnie uwolnią znacznie więcej dwutlenku węgla z powodu globalnej zmiany klimatu. Analiza bazująca na danych z ponad 5.000 szwedzkich jezior pokazuje, iż emisje dwutlenku węgla z jezior świata, cieków wodnych i rezerwuarów odpowiadają prawie jednej czwartej całkowitej ilości CO2 wygenerowanej przez spalanie paliw kopalnych.
Zgodnie z wynikiem badania, które zamieszczono 1 lutego 2016 w Nature Geoscience, stawy o wielkości około 1000 metrów kwadratowych stanowią jedynie 8.6% powierzchni jezior i stawów świata, niemniej odpowiadają one za 15.1% emisji dwutlenku węgla i 40.6% dyfuzyjnych emisji metanu.
Dalsze potwierdzenie znaczenia strumieni i rzek jako źródeł gazów cieplarnianych pochodzi z pracy opublikowanej w Ecological Monographs z listopada 2015. Nagłówek streszczenia mówi wszystko: „Emisje gazów cieplarnianych z cieków wód słodkich są wyższe, niż sądzono.”
Autorzy analizy przedstawionej 19 listopada 2015 w Yale Environment 360 napisali – odwołując się do dwóch najnowszych prac badawczych – że „legendarne północne jeziora świata doświadczają poważnych zmian, które obejmują szybkie ocieplenie wód, zmniejszoną pokrywę lodową i zakwity szkodliwych alg”. Należy do nich Bajkał, „najgłębsze, największe pod względem objętości i najstarsze słodkowodne jezioro na świecie, które zawiera jedną piątą naziemnych zasobów wody pitnej. Jest to Arka Noego różnorodności biologicznej, dom niezliczonych gatunków nie występujących nigdzie indziej na Ziemi”.
→ Na dnie Bajkału zalegają hydraty zawierające 424 gigatony metanu. Ich stabilizacja uzależniona jest od niskiej temperatury w strefie przydennej (3.5°C) i dużej ilości wody w akwenie, zapewniającej odpowiedni nacisk. Poziom wód jeziora obniża się ze względu na zmianę klimatu. Nieznaczny spadek poziomu wód jeziora wystarczy, by wywołać potężne emisje metanu, których wartość wielokrotnie przekroczy aktualne atmosferyczne koncentracje tego gazu cieplarnianego
Jak podano 16 grudnia 2015 w Geophysical Research Letters: „Z pierwszej globalnej syntezy danych miejscowych oraz pochodzących z satelitarnych obserwacji jezior wynika, że letnia powierzchniowa temperatura wody wzrosła gwałtownie (planetarna średnia = 0.34°C na dekadę) w latach 1985–2009.”
Analiza badawcza opublikowana 4 stycznia 2016 w internetowym wydaniu Nature Geoscience ujawnia, że „jeziora i stawy są dominującym źródłem metanu w wysokich szerokościach geograficznych północnych”. „Po zebraniu zgłoszonych wcześniej pomiarów, których dokonano w 700 położonych na północy akwenach, naukowcy byli w stanie dokładniej oszacować emisje na dużych skalach. Odkryli oni, że metan uwalniany z samych jezior i stawów stanowi ekwiwalent około dwóch trzecich wszystkich naturalnych źródeł gazu w regionie północnym.”
→ Zawartość tlenu w jeziorach słodkowodnych strefy klimatu umiarkowanego spada gwałtownie — szybciej niż w oceanach. Ten tragiczny trend, którego główny czynnik napędowy stanowi nagła zmiana klimatu, jest równoznaczny ze spadkiem bioróżnorodności i jakości wody pitnej. Od 1980 r. koncentracje O2 w 400 jeziorach zmniejszyły się przy powierzchni o 5,5%, zaś w wodach głębokich aż o 18,6%. Stężenia tlenu regulują wiele cech jakości wody. Kiedy O2 ubywa, bakterie produkujące metan zaczynają się namnażać. Wniosek: jeziora uwalniają do atmosfery więcej CH4 w wyniku utraty tlenu. [2 czerwca 2021 r., Nature]
30. Mieszanie prądu strumieniowego także stanowi katalizator. Wysokie emisje metanu następują po załamaniu prądu strumieniowego, co było przyczyną dawnych wzrostów globalnej temperatury do poziomu 16°C na przestrzeni dekady lub dwudziestu lat. (Paul Beckwith, 19 grudnia 2013)
31. Badania wykazują, że „w miarę postępującego ocieplenia planety powstaje coraz mniej chmur; oznacza to, że mniejsza ilość światła słonecznego odbijana jest z powrotem w przestrzeń kosmiczną, co powoduje dalszy wzrost temperatur”. (Nature, styczeń 2014)
→ Tymczasem analiza zreferowana 8 kwietnia 2016 w Science ujawniła, że dotychczasowe prognozy zmiany klimatu znacznie zaniżyły rolę, jaką odgrywają chmury, dlatego ocieplenie będzie o wiele gorsze od przewidywanego. Analiza danych satelitarnych przeprowadzona m.in. przez badaczy Uniwersytetu Yale ujawniła, iż chmury zawierają więcej cieczy niż lodu. Chmury z kryształkami lodu w większym stopniu odbijają światło słoneczne, które nie dociera w ten sposób do powierzchni Ziemi i nie ogrzewa jej. Zaniżenie aktualnego poziomu kropelek w chmurach wskazuje na to, że modele ocieplenia są błędne. Co więcej, wskutek wzrostu atmosferycznego CO2 mniej chmur osiągnie stan odbijający ciepło, a więc szacunki ocieplenia muszą zostać zrewidowane w górę.
32. „Topnienie wiecznej zmarzliny sprzyja mikrobiologicznej degradacji węgla – zarówno nowego, jak i poddanego krio-sekwestracji – co prowadzi do biogennej produkcji metanu.” (Nature Communications, luty 2014)
W myśl ustaleń badawczych opisanych 21 października 2015 w Proceedings of the National Academy of Sciences: „Obserwowane tempo utraty rozpuszczonego węgla organicznego [dissolved organic carbon – DOC] wiecznej zmarzliny należy do najszybszych, jakie kiedykolwiek zarejestrowano i demonstruje potencjalne znaczenie niskiej-masy-cząsteczkowej [low-molecular-wight – LMW] w napędzaniu szybkiego metabolizmu węgla podczas topnienia wiecznej zmarzliny z ery plejstocenu i wydalania CO2 do atmosfery przez gleby i okoliczne wody śródlądowe.”
33. Nad tropikalnym zachodnim Pacyfikiem znajduje się naturalna i niedostrzegalna dziura rozciągająca się na tysiące kilometrów w warstwie, która z racji swojego składu chemicznego uniemożliwia transport większości naturalnych i wytworzonych przez człowieka substancji do stratosfery. Wzorem windy wiele związków chemicznych uwalnianych na powierzchni przechodzi w związku z tym nieprzefiltrowanych przez tzw. warstwę detergentową atmosfery. Globalne emisje metanu z terenów podmokłych wynoszą aktualnie około 165 teragramów (megaton) rocznie. Analiza szacuje, że roczne emisje z tych źródeł wzrosną o 17 – 260 megaton. Dla porównania, całkowita roczna emisja metanu ze wszystkich źródeł (z wkładem ludzkim włącznie) to około 600 megaton. (Nature Geoscience, luty 2014)
34. „Wulkanolog Bill McGuire opisuje, jak szybkie topnienie lodowców i pokrywy lodowej w wyniku zmiany klimatu może spowodować wybuchy wulkanów, trzęsienia ziemi i tsunami.” (The Guardian, 13 lutego 2014)
W badaniu opublikowanym 5 lutego 2015 przez Geophysical Research Letters czytamy: „Wbrew oczekiwaniom podwodne wulkany wybuchają w nagłych seriach, a nie w powolnym tempie.”
35. Głębokie prądy oceaniczne najwyraźniej zwalniają. „Będziemy najprawdopodobniej świadkami mniejszej oceanicznej absorpcji wyprodukowanego przez człowieka, antropogenicznego ciepła i dwutlenku węgla, co czyni ten proces dodatnim sprzężeniem zwrotnym zmiany klimatu”. Ze względu na to, że zjawisko to przyczyniło się do ochłodzenia i zatopienia połynii Weddella „zawsze istnieje możliwość, że potężna połynia zdoła pojawić się ponownie w następnym stuleciu. Jeżeli tak się stanie, pojedyncza erupcja ocieplenia uwolni z głębokiego oceanu nagromadzone przez dekady ciepło i węgiel”. (Nature Climate Change, luty 2014; wyniki modelowania wskazują na „dużą przestrzenną redystrybucję oceanicznego węgla”, informuje w marcowym numerze Journal of Climate)
36. Zwiększony atmosferyczny dwutlenek węgla sprawia, że mikroby żyjące w ziemi produkują więcej dwutlenku węgla. (Science, 2 maja 2014)
37. Redukcja sezonowej pokrywy lodu w Arktyce „spowoduje większe fale, które z kolei będą mechanizmem łamania lodu i przyspieszania procesu jego wycofania”. (Geophysical Research Letters, 5 maja 2014)
Zjawisko to potwierdzono po raz kolejny 27 marca 2015 w Geophysical Research Letters.
38. Rozległa, ogromna ukryta sieć metanu zamrożonego i metanu w postaci gazowej, wraz z dziesiątkami spektakularnych pióropuszy wydobywających się z morskiego dna, została wykryta u wybrzeży Wyspy Północnej Nowej Zelandii (wstępne rezultaty przedstawione w New Zealand Herald z 12 maja 2014).
Pierwsze dowody na powszechne aktywne wycieki metanu w Oceanie Południowym, u brzegów pod-antarktycznej wyspy Georgia Południowa, zostały przedstawione 1 października 2013 w Earth and Planetary Science Letters.
39. Jak donosi Nature Geoscience z 8 czerwca 2014, wzrost globalnych temperatur może zwiększyć ilość dwutlenku węgla uwalnianego naturalnie przez oceany świata, intensyfikując zmianę klimatu.
40. W miarę postępującego wzrostu średniej globalnej temperatury „koncentracje pary wodnej również zwiększą się w odpowiedzi na ocieplenie. Z kolei zawilgocenie atmosfery absorbuje więcej ciepła i dodatkowo podnosi temperaturę Ziemi”. We fragmencie badania czytamy: „Nasza analiza pokazuje, że zawilgocenia górnej troposfery zaobserwowanego w latach 1979-2005 nie można wytłumaczyć przyczynami naturalnymi i jest ono głównie wynikiem antropogenicznego ocieplenia klimatu. Przypisując zaobserwowany wzrost bezpośrednio działalności człowieka, badanie potwierdza obecność największego znanego mechanizmu sprzężenia zwrotnego, który potęguje antropogeniczną zmianę klimatu.” (Proceedings of the National Academy of Sciences, 28 lipca 2014)
Według raportu Sceptical Science z lipca 2015, „sprzężenie zwrotne pary wodnej mniej więcej podwaja ilość ocieplenia wywołanego przez CO2. Zatem jeśli mamy zmianę o wartości 1°C spowodowaną przez CO2, para wodna doprowadzi do wzrostu temperatury o kolejny 1°C. Gdy uwzględnimy inne pętle dodatnich sprzężeń zwrotnych, całkowite ocieplenie ze spowodowanej przez CO2 potencjalnej zmiany o 1°C wynosi w rzeczywistości 3°C”.
41. Społeczności mikrobów żyjące w glebie uwalniają niespodziewanie więcej dwutlenku węgla, gdy rośnie temperatura. (Nature, 4 września 2014) W rezultacie „zmagazynowany w znacznej ilości w Arktyce i glebach borealnych węgiel może być bardziej podatny na ocieplenie klimatu, niż się obecnie przewiduje”.
42. „Na koniec ostatniego zlodowacenia siła upwellingu południowej, polarnej odnogi cyrkulacji termohalinowej Atlantyku była zróżnicowana, co zmieniło wentylację i stratyfikację termiczną na obszarze wysokich szerokości geograficznych Oceanu Południowego. W tym samym okresie nastąpiły co najmniej dwie fazy gwałtownego wzrostu globalnego poziomu morza – tzw. pulsy roztopowe.” Gdy ocean otaczający Antarktydę uległ większemu rozwarstwieniu termicznemu, ciepła woda roztopiła pokrywę lodową szybciej niż w okresie mniejszej stratyfikacji oceanu. (Nature Communications, 29 września 2014)
Robert Scribbler określa AMOC (Atlantycką Południkową Cyrkulację Wymienną) jako „serce systemu oceanu światowego”.
23 marca 2015 internetowe wydanie Climatic Change informuje, iż spowolnienie AMOC jest „poważne” i związane z topnieniem lodu na Grenlandii. To wyhamowanie z przełomu wieków najwyraźniej jest zjawiskiem wyjątkowym co najmniej od tysiąca lat.
Badanie zamieszczone 25 maja 2023 r. w Nature Climate Change odkryło, iż spowodowane nagłą zmianą klimatu zaburzenie cyrkulacji wód w najgłębszych strefach oceanu wokół Antarktydy następuje „dziesięciolecia przed spodziewanym terminem”. Zwiększające się tempo topnienia lodu antarktycznego i wzrostu temperatur – napędzane emisją gazów cieplarnianych – wywiera poważny wpływ na ziemską sieć prądów oceanicznych, które przenoszą składniki odżywcze, tlen i węgiel. Na sile przybiera dodatnie sprzężenie zwrotne, które zintensyfikuje globalne ocieplenie. Głęboki ocean Antarktydy to kluczowa „pompa” globalnej sieci prądów oceanicznych. Gdy cyrkulacja oceaniczna zwalnia, więcej dwutlenku węgla i ciepła pozostaje w atmosferze, co stanowi dodatnie sprzężenie zwrotne, które przyspiesza globalne ocieplenie – tłumaczy Gunn. Fakt, że tak się dzieje, nie jest pod pewnymi względami zaskakujący. Tym, co zaskakuje jest moment, w którym to zachodzi. Z jednej strony zmniejsza się ilość węgla wchłanianego przez ocean, a z drugiej zwiększa się ilość węgla wyciąganego na powierzchnię, który był magazynowany w głębinach przez setki tysięcy lat.
43. „Otwarte wody oceanu są znacznie mniej efektywne niż lód morski w emitowaniu zakresu dalekiej podczerwieni widma optycznego. Oznacza to, że Ocean Arktyczny zatrzymuje większość energii promieniowania w dalekiej podczerwieni – zjawisko dotychczas nieznane, które prawdopodobnie przyczynia się do ocieplenia klimatu polarnego.” (Proceedings of the National Academy of Sciences, listopad 2014)
44. Ciemny śnieg znajduje się nie tylko na Grenlandii. Występuje prawie na całej półkuli północnej, co zostało potwierdzone 25 listopada 2014 w Geophysical Research Letters.
Opis tego zjawiska autorstwa Erica Holthausa, zamieszczony 13 stycznia 2015 w Slate, zawiera cytat wypowiedzi jednego z naukowców zaangażowanych w projekt badawczy: „Modele klimatyczne muszą dodać proces, którego obecnie nie zawierają, ponieważ ma on duży wpływ na klimat.” Tak jak w przypadku pozostałych głównych pętli samonapędzających się sprzężeń zwrotnych, współczesne modele nie uwzględniają ciemnego śniegu.
45. „Reprezentacja stratosferycznego ozonu w modelach klimatycznych może mieć pierwszorzędny wpływ na szacunki faktycznej wrażliwości klimatu.” (Nature Climate Change, grudzień 2014)
46. „Podczas gdy naukowcy są zdania, że globalne ocieplenie uwolni metan z hydratów na całym świecie, uwaga skupiona jest głównie na złożach w Arktyce. Niniejsze badanie szacuje, że w latach 1970-2013 dekompozycja hydratów u wybrzeży stanu Waszyngton wywołała emisję około 4 milionów ton metanu. Roczna ilość odpowiada w tym wypadku wartości metanu uwolnionego w 2010 roku przez platformę Deepwater Horizon u wybrzeży Luizjany i 500 razy przekracza tempo naturalnych emisji z dna morskiego.” (Geophysical Research Letters, wersja internetowa z 5 grudnia 2014).
47. „Wzrost uwalnianego przez ludzi, atmosferycznego dwutlenku węgla może zainicjować reakcję łańcuchową między roślinami i mikroorganizmami, która zdestabilizuje jeden z największych pokładów węgla na planecie – glebę.” (Nature Climate Change, grudzień 2014)
→ Badanie zamieszczone 1 grudnia 2016 w Nature zidentyfikowało kolejne sprzężenie zwrotne klimatu: ocieplenie Ziemi wywołane przez cywilizację industrialną sprawia, że gleby wydychają węgiel. Proces ten znany jest jako „bomba kompostowa”. Mikroorganizmy glebowe na ogół konsumują węgiel, a następnie uwalniają CO2 jako produkt uboczny. Duże obszary planety – od Alaski i północnej Kanady po Europę Północną i rozległe połacie Syberii – były wcześniej zbyt zimne, aby oddychanie gleb mogło tam zaistnieć. Wzrost temperatur spowodował, iż teraz wprowadzają one do atmosfery znacznie większe niż kiedykolwiek ilości dwutlenku węgla i metanu. Zjawisko to potwierdził też upubliczniony 13 grudnia 2016 raport o stanie Arktyki, opracowany przez Narodową Służbę Oceaniczną i Atmosferyczną USA (NOAA). Nawet przy natychmiastowym wstrzymaniu wszystkich cywilizacyjnych emisji gazów cieplarnianych, gleby nadal będą uwalniać taką samą ilość CO2 i CH4, jaką wytwarzał przemysł paliw kopalnych w połowie XX wieku. Przybierające na intensywności oddychanie gleb zwiększy atmosferyczne koncentracje CO2 o minimum 0.45-0.71 ppm rocznie. Naukowcy przyznają, że ich wyliczenia są zachowawcze. W rzeczywistości wartość ta może być aż cztery razy większa (2.7 ppm). Prognozy badawcze nie nadążają za tempem planetarnych zmian, należy zatem spodziewać się, że rzeczywistość po raz kolejny wyprzedzi oczekiwania. „Można śmiało powiedzieć, że globalne ocieplenie przekroczyło punkt bez powrotu i nie możemy już odwrócić jego skutków,” powiedział dr Thomas Crowther, główny autor pracy.
→ Międzynarodowe badanie przeprowadzone przez Uniwersytet Exeter ustaliło, że ocieplenie Ziemi o 2°C w porównaniu z epoką preindustrialną (1750 r.) sprawi, iż gleby uwolnią ~230 miliardów ton węgla (ponad czterokrotnie więcej niż 100-letnie emisje Chin i ponad dwukrotnie więcej niż 100-letnie emisje Stanów Zjednoczonych). Gleby świata zawierają od dwóch do trzech razy więcej węgla niż atmosfera. Rosnące temperatury przyspieszają proces dekompozycji, przez co skracają czas magazynowania węgla (tzw. obrót węgla glebowego). Te dramatyczne szacunki zostały zaniżone. Nasza analiza wyklucza najbardziej skrajne przewidywania i nie obejmuje strat węgla zalegającego w głębokiej wiecznej zmarzlinie, przyznała współautorka dr Sarah Chadburn. Reakcja gleb na zmianę klimatu jest obszarem największej niepewności w prognozach zmiany klimatu. Aby lepiej zrozumieć ten wycinek obiegu węgla, naukowcy połączyli dane obserwacyjne z modelami systemu Ziemi. Dzięki temu zabiegowi udało się im zredukować niepewność związaną ze wzrostem średniej temperatury planety o 2°C ze 120 miliardów ton węgla do 50 miliardów ton węgla. Wyniki dochodzenia zostały opublikowane 2 listopada 2020 r. w Nature Communications.
W antropocenie wymuszanie radiacyjne związane z koncentracjami gazów cieplarnianych wzrosło o ponad 2,0 waty na metr kwadratowy, co odpowiada ociepleniu o ponad 2°C powyżej średniej przedprzemysłowej. To nagłe zdarzenie zaszło w okresie niewiele dłuższym od ludzkiego życia. – informuje prof. Andrew Y. Glikson, paleoklimatolog i badacz systemu Ziemi z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii. [Event Horizon, październik 2020 r.; rozdz. 4, str. 31].
→ Z badania przeprowadzonego przez naukowców Departamentu Energii Narodowego Laboratorium Lawrence’a Berkeley’a (Lawrence Berkeley National Laboratory) i zamieszczonego 9 marca 2017 w Science wynika, iż wskutek ocieplenia klimatu grunty mogą uwolnić do atmosfery znacznie więcej dwutlenku węgla, niż się spodziewano. Doświadczenie polowe pozwoliło po raz pierwszy ustalić, co się dzieje z uwięzionym w ziemi organicznym węglem, gdy wszystkie warstwy gleby zostaną ogrzane do głębokości 100 centymetrów. Na trzech doświadczalnych poletkach roczne emisje CO2 z powierzchniowych i głębszych pokładów gruntu zwiększyły się od 34 do 37 procent w stosunku do gleb nieogrzewanych. Większość gazu pochodziła z warstw położonych niżej, co wskazuje na to, że ich wrażliwość na ocieplenie jest zdecydowanie wyższa od oczekiwanej. Gleby planety zawierają trzy razy więcej węgla niż atmosfera. Ponadto wzrost temperatur Ziemi przyspieszy tempo, w jakim jest on rozkładany przez drobnoustroje. To sprzężenie zwrotne spotęguje zmianę klimatu. Dotychczas eksperymenty terenowe koncentrowały się wyłącznie na górnych 20 centymetrach gruntu. Eksperci szacują, że poniżej tego poziomu zmagazynowanych jest ponad 50 procent zasobów organicznego węgla. Wysoka wrażliwość badanych gleb na ocieplenie była podobna na każdej głębokości. „Zakłada się, iż węgiel w gruncie rodzimym jest bardziej stabilny i nie reaguje na ocieplenie w takim stopniu, jak warstwa wierzchnia, ale dowiedzieliśmy się, że to nieprawda,” powiedziała Margaret Torn, współautorka analizy. „Warstwy głębsze zmagazynowały mnóstwo węgla, a nasza praca wskazuje, iż jest to kluczowy brakujący element w naszym rozumieniu tego potencjalnego sprzężenia zwrotnego klimatu planety.” Obecny i przyszły wpływ organicznego węgla na zmianę klimatu został zaniżony.
→ Zdolność gleb do gromadzenia węgla „spada gwałtownie” wraz ze wzrostem średniej temperatury. Intensywność emisji węglowych zależy od rodzaju podłoża: gleby gruboziarniste (niskogliniaste) tracą trzykrotnie więcej węgla od gleb drobnoziarnistych (bogatych w glinę). Ponieważ gruntowy rezerwuar magazynuje węgiel w ilości większej niż atmosfera i wszystkie drzewa, uwolnienie nawet niewielkiego procentu wywrze dramatyczny wpływ na klimat Ziemi. Analiza ponad 9 000 próbek z całego świata wykazała, iż pochłaniacze węgla w postaci gleb gruboziarnistych wysokich szerokości geograficznych są wrażliwe na ocieplenie w stopniu najwyższym. – wyjaśnia prof. Iain Hartley z Kolegium Życia i Nauk Środowiskowych w Exeter. [Nature Communications, 18 listopada 2021 r.]
48. Zwiększona temperatura oceanu przyczynia się do redukcji akumulowanego w nim dwutlenku węgla. „Wyniki każą wnioskować, że prognozowane przyszłe wzrosty temperatury oceanu spowodują zmniejszenie ilości CO2 zmagazynowanego przez oceany.” (Proceedings of the National Academy of Sciences, styczeń 2015)
49. Według badania z 19 stycznia 2015 w Nature Geoscience, topniejące lodowce w znaczący sposób zwiększają koncentracje węgla w atmosferze i „około 13% rocznego, rozpuszczonego w lodowcach strumienia organicznego węgla jest wynikiem utraty masy lodowców. Prognozuje się, że będą one przyspieszać”.
50. Zgodnie z analizą, której rezultaty przedstawiono 20 kwietnia 2015 w internetowej edycji Nature Geoscience, prądy oceaniczne zaburzają funkcjonowanie żywiących się metanem bakterii. „Udało nam się wykazać, że siła i zmienność prądów oceanicznych kontroluje występowanie metanotrofów,” mówi Lea Steinle z Uniwersytetu w Bazylei i główny autor badania. „W związku z tym duże populacje bakterii nie mogą rozwijać się w silnym prądzie, co w konsekwencji prowadzi do zmniejszenia konsumpcji metanu.”
51. Efekt cieplarniany sprawia, że ocieplenie Arktyki jest wzmacniane przez fitoplankton. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 12 maja 2015) Temperatury w Arktyce rosną znacznie szybciej niż średnia globalna głównie ze względu na zmniejszający się zasięg lodu morskiego. Badanie ustaliło, że biogeofizyczny wpływ przyszłych zmian fitoplanktonu intensyfikuje ocieplenie Arktyki o 20%.
52. Odkryto ostatnio, że rośliny zarodnikowe, które są jednymi z najstarszych form życia na Ziemi, są źródłem gazów cieplarnianych, zwłaszcza podtlenku azotu i metanu. Do amplifikacji dokładają się wyższe temperatury i zwiększona depozycja azotu. (Global Change Biology, 7 lipca 2015 roku)
53. Wpływ fitoplanktonu nie ogranicza się do Arktyki. Plankton Oceanu Południowego jest odpowiedzialny za tworzenie w okresie letnim prawie połowy kropel wody w chmurach; służy w ten sposób za czynnik chłodzący. Jako że ocieplenie zabija plankton, tych kropel ubywa, co z kolei potęguje ocieplenie. (Science Advances, 17 lipca 2015)
54. „Obserwacje pokazują, że na całym świecie lodowce są w odwrocie i tracą swą masę.” (Journal of Glaciology, lipiec 2015) Końcowe wiersze streszczenia: „Obserwacje glacjologiczne i geodezyjne (około 5.200 od 1850 roku) demonstrują, że tempo utraty masy na początku XXI wieku jest bez precedensu w skali globalnej, co najmniej w okresie obejmującym obserwacje i prawdopodobnie w całej historii, na co wskazują także rekonstrukcje z dokumentów pisemnych i ilustrowanych. Ta silna nierównowaga oznacza, iż w wielu regionach globu lodowce najprawdopodobniej poniosą dalsze straty, nawet przy stabilnym klimacie.”
55. Z badania zamieszczonego 1 września 2015 w Nature Communications pochodzą dowody, iż zwiększone zakwaszenie oceanów napędza nieodwracalne, duże przyrosty wiązań azotu i populacji kluczowych bakterii morskich zwanych trichodesmium. Jest to jeden z nielicznych mieszkańców oceanu, który potrafi „wiązać” atmosferyczny azot i tym samym udostępniać go innym organizmom. To niezwykle istotne, ponieważ całość morskiego życia – od alg po wieloryby – potrzebuje azotu, by wzrastać. Zmiana klimatu może wprowadzić trichodesmium w niemożliwy do powstrzymania tryb szybszej, wzmożonej reprodukcji i generowania niebywałych ilości azotu. Bez zdolności wyhamowania bakterie wchłoną wszelkie dostępne zasoby, co wywoła ich wymieranie i tym samym zagładę organizmów wyższych, które są od nich zależne. Przewiduje się, że nawet jeśli przez setki pokoleń poziom dwutlenku węgla ulegnie obniżeniu, proces ten wciąż będzie nieodwracalny i na ogromną skalę. We fragmencie pracy czytamy: „Mamy do czynienia z bezprecedensową ewolucyjną reakcją drobnoustrojów, ponieważ zwiększenie sprawności rozrodczej nabytej w środowisku doboru zostaje utrzymane po powrocie do środowiska rodowego.”
56. Wymarcie megafauny zarówno na lądzie, jak i na morzu doprowadziło do niedoboru mega-obornika. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 26 października 2015) W rezultacie system kompostowania i recyklingu składników odżywczych planety jest uszkodzony. Do wyginięcia dużych zwierząt przyczyniły się również inne czynniki, ale rola odchodów megafauny w funkcjonowaniu ekosystemu była studiowana w przeszłości w niewielkim zakresie.
57. Praca badawcza zamieszczona 26 listopada 2015 w Science donosi o szybkim wzroście coccolithophyceae w odpowiedzi na zwiększone koncentracje dwutlenku węgla. W perspektywie krótkoterminowej glony te utrudniają usuwanie dwutlenku węgla z atmosfery.
58. „Widoczna wrażliwość oddychania [drzew] na nocne temperatury, które zgodnie z prognozami wzrosną szybciej niż średnie temperatury globalne, sugeruje, iż węgiel [C] zmagazynowany w lasach tropikalnych może być podatny na przyszłe ocieplenie,” ustaliło badanie udostępnione 7 grudnia 2015 przez Proceedings of the National Academy of Sciences. Autorzy podkreślają, że cieplejsze noce mogą w rzeczywistości wywierać dużo większy wpływ na atmosferę planety niż cieplejsze dni – co ostatecznie może doprowadzić do wprowadzenia do atmosfery większej ilości węgla.
59. Według analizy opublikowanej 18 grudnia 2015 w Science Advances „liczne duże drzewa tropikalne o znacznym wkładzie w magazynowanie węgla wykorzystują duże kręgowce do rozsiewania nasion i regeneracji, jednakże wielu owocożercom zagrażają polowania, nielegalny handel i utrata siedlisk. […] Ustaliliśmy, że eliminacja fauny może poważnie zmniejszyć składowanie dwutlenku węgla, nawet jeśli zniszczona zostanie tylko niewielka część drzew o dużych nasionach.” Zmiana klimatu powoduje więc utratę siedlisk zwierząt i zmniejsza zdolność lasów tropikalnych do przechowywania węgla – tworzy w ten sposób samowzmacniającą się pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego.
60. W internetowym wydaniu Proceedings of the National Academy of Sciences z 22 grudnia 2015 znalazła się praca badawcza wykazująca związek między arktycznym lodem morskim i regionalnymi opadami atmosferycznymi. Jej fragment zawiera następujące zdania: „Na globalny klimat swój wpływ wywiera arktyczny cykl hydrologiczny, regulowany częściowo przez lód morski, który kontroluje parowanie i opady atmosferyczne. […] Ustaliliśmy, że niezależne, bezpośrednie oddziaływanie lodu morskiego na procentowy wzrost arktycznej wilgoci […] prawdopodobnie powoduje zwiększenie opadów i zmiany w bilansie energetycznym, wnosząc znaczną niepewność w prognozy klimatyczne.” Jak wyraził to główny autor analizy, „Jeśli usuniesz lód morski z obszaru Arktyki, sprawisz, że ocean będzie w kontakcie z atmosferą, co prowadzi do odparowania większej ilości wody, która generuje opady.”
61. Zgodnie z ustaleniami badania opisanego 10 marca 2016 w Nature biosfera lądowa jest źródłem netto gazów cieplarnianych: „Odkryliśmy, że łączny potencjał ocieplenia równoczesnych emisji biogennego metanu i podtlenku azotu jest około dwukrotnie większy niż efekt chłodzenia wynikający z globalnego, lądowego poboru dwutlenku węgla w latach 2001-2010. Rezultatem jest skumulowany, dodatni wkład netto trzech gazów cieplarnianych w planetarny budżet energetyczny.”
62. Analiza badawcza przedstawiona 14 marca 2016 w Nature Geoscience zawiera te oto kluczowe zdania: „Lodowe kliny są powszechną podpowierzchniową cechą regionów wiecznej zmarzliny. Powstają poprzez powracające, spowodowane mrozem pęknięcia i narastające przez setki tysięcy lat lodowe żyły. […] Odkryliśmy, że zachodzące w ostatnich dziesięcioleciach topnienie na szczytach lodowych klinów oraz późniejsze zapadanie się terenu w skali decymetrowej jest w Arktyce zjawiskiem powszechnym. Mimo iż temperatury wiecznej zmarzliny wzrastają stopniowo, ustaliliśmy, że degradacja lodowych klinów występuje w okresach krótszych niż dziesięć lat. […] Przewidujemy, że degradacja lodowych klinów i hydrologiczne zmiany związane z wynikłym różnicami zapadania gruntu będą powiększać się i pomnażać na szybko ocieplających się obszarach wiecznej zmarzliny.”
Władimir Romanowskij, profesor geofizyki Uniwersytetu Alaska w Faibanks, który dla potrzeb badania monitorował degradację lodowych klinów w lokalizacjach na terenie Kanady, powiedział, że ogólne wnioski z badania były oszałamiające. W wywiadzie towarzyszącym publikacji powiedział: „Nie spodziewaliśmy się, że zobaczymy dramatyczne zmiany. […] Wydarzenia te nie miały w Arktyce miejsca od co najmniej 60 lat.”
63. Zwiększone koncentracje atmosferycznego dwutlenku węgla zakwaszają deszczówkę. Rezultatem jest względnie słaba postać kwasu węglowego. Deszcz pada na wapienie i pokrewne skały węglanowe, uwalniając tym samym do atmosfery zawarty w nich dwutlenek węgla. Im silniejszy staje się kwas węglowy, tym bardziej rozpuszcza wapień, co prowadzi do uwolnienia większej ilości dwutlenku węgla.
64. Według badania zamieszczonego 22 czerwca 2016 w Nature Communications, na północnych krańcach Ziemi kwitną glony o truskawkowym kolorze. Im więcej tych wykwitów, tym więcej topniejącego śniegu. Niezamrożona woda stymuluje dalszy wzrost tych mikroorganizmów. I tak dalej. Jest to samonapędzająca się pętla sprzężenia zwrotnego odmiany nieodwracalnej. Zacytuję ze streszczenia: „Czerwony śnieg, częste siedlisko glonów zakwitających po rozpoczęciu procesu topienia, odgrywa kluczową rolę w zmniejszaniu albedo. Nasze dane ujawniają, że czerwone algi śnieżne są zarówno kosmopolityczne, jak również niezależnie od czynników geochemicznych i mineralogicznych właściwych dla danej lokalizacji. Wzorce różnorodności glonów śnieżnych, pigmentacji, a tym samym albedo, są wszechobecne w całej Arktyce, zaś redukcja albedo przyspiesza topnienie śniegu i zwiększa obszar odsłoniętego lodu i okres jego odsłonięcia. Oszacowano, że w trakcie jednego sezonu topnienia ogólny spadek albedo śniegu spowodowany przez rozkwity śniegowych glonów o czerwonym zabarwieniu może wynosić 13%. Niezmiennym tego rezultatem będzie wyższe tempo topnienia.”
65 & 66. Ustalenia badawcze zawarte w internetowej edycji Nature z 11 lipca 2016 wyczerpująco dokumentują jedno z najważniejszych przeobrażeń planetarnych będących wynikiem ocieplenia klimatu: zmianę dystrybucji chmur nad całą Ziemią. Rozszerzyła ona subtropikalne strefy suche, zlokalizowane na obu półkulach pomiędzy 20 i 30 stopniem szerokości geograficznej, jak również podniosła wierzchołki chmur. Każda z tych zmian pogarsza ogólne ocieplenie globu. Według artykułu Washington Post, towarzyszącego publikacji badania, każda z tych zmian stanowi dodatnie sprzężenie zwrotne zmiany klimatu.
67. Badanie zrelacjonowane 25 lipca 2016 w Nature Geoscience potwierdza i kwantyfikuje od dawna panujące podejrzenie o tym, że ocieplająca się Ziemia zmniejsza zdolność roślin lądowych do magazynowania węgla. Redukcja ta prowadzi do wzrostu atmosferycznych koncentracji CO2, co podnosi poziom globalnej temperatury i zasila samonapędzający się mechanizm dodatniego sprzężenia zwrotnego zmiany klimatu.
→ Analiza przedstawiona 1 września 2016 w piśmie Weather wykazała, że w 2006 roku wegetacja planety osiągnęła szczyt absorpcji atmosferycznego dwutlenku węgla. Od tego czasu zdolność roślinności do pochłaniania CO2 raptownie spada. Według Jamesa Currana, współautora badania i byłego szefa szkockiej Agencji Ochrony Środowiska, jest to pierwszy dowód na to, iż przekraczamy krytyczny punkt nieodwracalnej zmiany klimatu. Wiadomość ta zaszokowała środowisko naukowe. Wcześniejsze szacunki zakładały, że swój maksymalny poziom konsumpcji dwutlenku węgla rośliny osiągną najwcześniej w 2030. Tymczasem nastąpiło to 10 lat temu. W samym 2014 redukcja absorpcji CO2 była równowartością rocznych emisji Chin. „W przyszłym sezonie spadek może już odpowiadać połączonym emisjom Chin i Australii,” wyjaśnia Curran. „Każdego roku jest gorzej. Nadejdzie moment, w którym rośliny i drzewa przestaną pochłaniać CO2 i biosfera stanie się wyłącznie jego emitorem.”
→ 68. Naukowcy z Instytutu Technologicznego Massachusetts (MIT) odkryli, że rosnące temperatury ograniczają zdolność oceanu do magazynowania węgla. Ogromne populacje planktonu pochłaniają CO2 z wód powierzchniowych i wykorzystują go w procesie fotosyntezy, generując w ten sposób energię na potrzeby przetrwania. Gdy plankton obumiera, opada na tysiące metrów, zabierając ze sobą ten atmosferyczny węgiel. Badanie opublikowane 22 czerwca 2017 w czasopiśmie Limnology and Oceanography Letters wykazało, iż efektywność tego oceanicznego eksportu maleje wskutek ocieplenia Ziemi; coraz mniej planktonu opada na duże głębokości. W ciągu ostatnich 30 lat, kiedy na całym świecie odnotowano wzrost temperatur, ilość węgla usunięta i przechowywana w oceanicznej toni spadła o 1,5% – wartość ta odpowiada całkowitym rocznym emisjom dwutlenku węgla Wielkiej Brytanii.
→ Kiedy plankton umiera lub zostaje spożyty, zbiór procesów zwanych „pompą biologiczną” przenosi tonące cząsteczki węgla do głębokiego oceanu. Część tego „opadu śniegu morskiego” zostaje spożytkowana przez organizmy, a reszta ulega chemicznemu rozkładowi. Duża ilość węgla pozostaje w głębinach przez setki, a nawet tysiące lat. Gdyby nie to magazynowanie, Ziemia byłaby jeszcze cieplejsza. Uczeni z USA, Australii i Kanady postanowili sprawdzić, jak skutecznie „pompa biologiczna” wychwytuje węgiel. Swoją uwagę zogniskowali na tzw. strefie eufotycznej. Tę znajdującą się blisko powierzchni warstwę wód penetruje wystarczająca ilość światła, by mogło dojść do fotosyntezy. Okazało się, że w niektórych regionach Wszechoceanu takie strefy dużego nasłonecznienia mają większą głębokość. Szacujemy, iż „pompa biologiczna” przenosi dwa razy więcej węgla zatrzymującego ciepło, niż wskazywały na to wcześniejsze szacunki. Zjawisko to ma miejsce w całym Wszechoceanie. A zatem nawet niewielkie zmiany jego wydajności mogą znacznie zmienić poziomy dwutlenku węgla w atmosferze, a tym samym globalny klimat, napisał Ken Buesseller, główny autor pracy badawczej zamieszczonej 5 maja 2020 r. w Proceedings of the National Academy of Sciences.
→ Podmorskie upały są bezpośrednią konsekwencją nagłej zmiany klimatu. Ich częstotliwość i intensywność rośnie wraz z temperaturami planety. Zaburzają one funkcjonowanie całych ekosystemów i uśmiercają miliardy mieszkańców podwodnego świata. Dwuletnia fala ciepła tymczasowo osłabiła tzw. biologiczną pompę Pacyfiku – arcyważny mechanizm, który przenosi węgiel z powierzchni oceanu do głębin. Podobne upały zmniejszają biologiczną rolę oceanu jako pochłaniacza dwutlenku węgla. – mówi dr Steven Hallam, mikrobiolog z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej i autor badania. Wszechocean jest globalnym rezerwuarem atmosferycznego CO2. Skoro podmorskie fale gorąca redukują zdolność pochłaniania tego gazu cieplarnianego, to rezerwuar się kurczy, a w atmosferze pozostaje więcej dwutlenku węgla. – dodaje dr Colleen Kellogg z Instytutu Hakai. [Communications Biology, 22 października 2021 r.]
→ 69. Na całym świecie nasila się zjawisko „globalnego brązowienia”, które blokuje promienie słoneczne w jeziorach i rzekach. Przyczyną jest globalne ocieplenie, które intensyfikując cykl hydrologiczny Ziemi, sprawia, że coraz więcej martwej materii organicznej – m.in. resztek roślin, ściółki – spływa z lądu do cieków wodnych. W ciemniejących akwenach zaczynają dominować bakterie nie uczestniczące w procesie fotosyntezy: żywiąc się związkami organicznymi, produkują dwutlenek węgla jako odpad, który następnie trafia do atmosfery i potęguje globalne ocieplenie. (New Scientist, 6 stycznia 2016)
→ 70. Fitoplankton to mikroskopijne rośliny, które odgrywają kluczowa rolę w długoterminowym usuwaniu dwutlenku węgla z atmosfery. Badanie zamieszczone 14 marca 2018 w Nature pokazało, że powszechnie stosowany przez fitoplankton mechanizm pozyskiwania żelaza wymaga udziału jonów węglanowych. Rosnące stężenia atmosferycznego CO2 powodują zakwaszenie oceanu i redukcję węglanu. Ta utrata upośledza zdolność fitoplanktonu do zdobywania wystarczającej ilości odżywczego żelaza, warunkujacej wzrost roślin. Zakwaszenie oceanu będzie przybierać na sile i zmniejszać koncentracje jonów węglanowych na powierzchni morza. „Nasza analiza ujawnia ‚mechanizm dodatniego sprzężenia zwrotnego’ aktywnego w tych częściach oceanu, w których żelazo już teraz hamuje rozwój fitoplanktonu”, powiedział główny autor pracy badawczej Jeff McQuaid z Instytutu Oceanografii Scrippsa. „W tych regionach wysokie koncentracje atmosferycznego dwutlenku węgla mogą powstrzymywać wzrost fitoplanktonu, co ogranicza zdolność oceanu do absorpcji CO2, a tym samym potęguje jego akumulację w atmosferze”.
→ 71. Badanie opublikowane 27 czerwca 2018 w Nature Communications dowodzi, że silniejsze wiatry zachodnie nad Oceanem Południowym mogły być przyczyną nagłego wzrostu koncentracji atmosferycznego dwutlenku węgla i temperatur około 16 000 lat temu. Wiatry zachodnie przybrały na sile, kiedy zmniejszyły swój zasięg w pobliżu Antarktydy, co wywołało efekt domina, w wyniku którego nastąpiło uwolnienie CO2 z Oceanu Południowego do atmosfery. Obecnie obserwujemy podobny proces redukcji zasięgu i wzmocnienia wiatrów, będący wynikiem spowodowanej przez cywilizację przemysłową zmiany klimatu. Jego wpływ na stężenia CO2 i wartości temperatur będzie podobny jak dawniej. Silniejsze wiatry przeobraziły wówczas cyrkulację oceanu, potęgując formowanie się przydennych warstw wody wzdłuż wybrzeża Antarktydy i zwiększając transport wód bogatych w węgiel z głębokiego Oceanu Spokojnego na powierzchnię Oceanu Południowego. W rezultacie doszło do emisji 100 gigaton [Gt] dwutlenku węgla.
→ 72. Las usuwa z atmosfery metan. Czynią to bakterie żyjące w jego glebach. Coraz bardziej intensywne opady atmosferyczne – symptom zmiany klimatu – zaburzają ten ważny proces. Powstaje w ten sposób pętla dodatniego sprzężenia zwrotnego, która potęguje globalne ocieplenie. Zidentyfikowała ją praca badawcza opublikowana 21 sierpnia 2018 w Proceedings of the National Academy of Sciences. Jej autorzy odkryli, że na całym świecie zdolność gleb leśnych do pochłaniania CH4 została zawyżona o ponad 50%. W obliczeniach wykorzystano dane pochodzące z dwóch lokalizacji objętych programem „Długoterminowych badań ekologicznych”. Monitorowanie trwało przez 14 i 18 lat. Wyniki były jednoznaczne: absorpcja metanu przez gleby leśne odnotowuje globalny spadek. Najgorsza sytuacja panuje w regionach, gdzie zwiększa się ilość opadów. Trend nie jest uwzględniany w modelach, dlatego atmosferyczne koncentracje CH4 wzrosną szybciej i osiągną wyższy poziom, niż wskazują na to dotychczasowe prognozy.
→ 73. Badanie opublikowane 23 stycznia 2019 r. w Nature wykazało, że obecna zdolność kontynentów do wychwytywania cywilizacyjnych emisji CO2 zdradza oznaki znacznego spadku. Naukowcy z Uniwersytetu Columbii ustalili, w jaki sposób wpływają na nią zaburzenia cyklu hydrologicznego Ziemi, takie jak susze czy powodzie. Dane z modeli planetarnych pozwoliły im sprecyzować poziom redukcji produktywności [netto] biomu (Net Biome Productivity – NBP) – ilości węgla, którą region zyskuje lub traci w określonym czasie ze względu na wahania wilgotności gleby. Wynik zaskoczył uczonych. „Widzieliśmy, że wartość NBP – w tym przypadku przyrost [netto] lądowego węgla – byłaby faktycznie prawie dwa razy wyższa, gdyby nie zmiany wilgotności ziemi”, powiedziała Julia Green, współautorka pracy. Innymi słowy, grunty wchłonęły o połowę mniej dwutlenku węgla, niż powinny. Obserwujemy bardzo niebezpieczne sprzężenie zwrotne: zmiana klimatu zwiększa częstotliwość i intensywność ekstremalnych zjawisk pogodowych, które ograniczając zdolność lądu do wychwytywania CO2, potęgują zmianę klimatu.
→ 74. Naukowcy, którzy przez trzy lata monitorowali torfowisko na Alasce, zidentyfikowali kolejny mechanizm dodatniego sprzężenia zwrotnego klimatu. Wyniki swoich obserwacji przedstawili 4 lutego 2018 r. na witrynie American Association for the Advancement of Science. Globalne ocieplenie powoduje wcześniejsze nadejście wiosennych opadów. Skuty lodem grunt (wieczna zmarzlina) ma kontakt z ciepłą wodą, co stymuluje bardzo intensywną aktywność biologiczną i uwalnia więcej metanu: na odcinku mokradeł w lesie iglastym położonym wewnątrz Alaski emisje tego gazu wzrosły o 30%. Rośliny po prostu oszalały, a emisje metanu dosłownie wystrzeliły, powiedziała Rebecca Neumann, inżynier środowiska z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w Seattle i główna autorka badania. Deszcz padał, gdy ziemia była zimniejsza od powietrza. Ciepła woda nasycała zamarznięty las, wlewała się do torfowiska i roztapiała miejscowo marzłoć w warunkach beztlenowych: podziemne społeczności mikroorganizmów zareagowały przekształceniem materii organicznej w potężny gaz cieplarniany. Wiosna pojawia się już wcześniej na całej półkuli północnej, z Arktyką włącznie, i wywiera wpływ na ekosystemy, jakiego uczeni nie byli w stanie przewidzieć. W cieplejszym świecie jest więcej parowania, a zatem więcej opadów. Nowe ustalenia z Alaski pokazują, iż wprowadzą one do atmosfery dużo więcej metanu, niż się spodziewano.
→ 75. Praca badawcza zamieszczona 25 lutego 2019 r. w Nature Geoscience odkryła, że rosnące emisje gazów cieplarnianych mogą spowodować zanik morskich stratusów. Takie zdarzenie podniosłoby średnią temperaturę powierzchni planety o ~8°C. Modele pokazały, że krytycznym poziomem zbiorczych koncentracji CH4, N2O, CO2 i H2O jest odpowiednik 1200 ppm (części na milion) dwutlenku węgla. Nasze wyniki ujawniły fakt, że istnieją niebezpieczne progi zmiany klimatu, o których nie mamy pojęcia, powiedział Tapio Schneider z Caltech. Uczony dodał, że 1200 ppm to jedynie przybliżona wartość szacunkowa. Autorzy stworzyli model sekcji atmosfery znajdującej się nad oceanem podzwrotnikowym i dzięki symulacji mogli śledzić zachowanie chmur. Gdy stężenia CO2 przekroczyły 1200 ppm, niestabilność stratusów doprowadziła do skoku temperatury. Według ostrożnych obliczeń Narodowej Służby Oceanicznej i Meteorologicznej USA (NOAA) łączne koncentracje gazów cieplarnianych na początku 2019 r. wynoszą co najmniej ~500 ppm CO2. Do 1200 ppm brakuje 700 ppm. Skoro 1 ppm jest równa 7,81 Gt CO2, to odpowiednikiem 700 ppm jest 5 467 Gt CO2. Dekadowy GWP metanu (potencjał tworzenia efektu cieplarnianego) 130 razy przewyższa GWP dwutlenku węgla. Zatem wystarczy uwolnienie ~42 Gt, by osiągnąć granicę 1200 ppm CO2. Badacze Wschodniego Arktycznego Szelfu Syberyjskiego ostrzegają, że w każdej chwili może dojść do erupcji 50 Gt metanu. Analiza z listopada 2018 r. ustaliła, iż wzrost średniej temperatury Ziemi o 5°C/6°C wystarczy, by pozbawić ją większości życia.
→ Dane z naziemnych i satelitarnych pomiarów blasku planety (tj. światła od niej odbitego, które rozjaśnia nocną stronę Księżyca) obejmujące okres 1998–2017 ujawniły, że w ciągu dwóch dekad doszło do poważnego osłabienia albedo Ziemi. W 2017 r. odbijała ona około pół wata mniej światła na metr kwadratowy niż w 1998 r., przy czym większość tego spadku nastąpiła w 2015–2017. Obserwowana zmiana współczynnika odbicia nie korelowała z okresowymi zmianami jasności Słońca. Wyniki dostarczone przez System Energii Promieniowania Chmur i Ziemi (CERES) NASA wykazały, że ostatnio zmalała ilość jasnych chmur, które przemieszczają się nisko nad wschodnim Pacyfikiem. Powodem są coraz cieplejsze wody oceaniczne.
Przyciemnienie Ziemi oznacza, że system klimatyczny zatrzymuje więcej energii słonecznej. Trafiając do atmosfery i oceanów, dodatkowe promieniowanie podwyższa temperatury planety. Już w 2017 r. było ono równe całkowitemu wymuszaniu klimatycznemu, za które w minionym dwudziestoleciu odpowiadała cywilizacja przemysłowa. To naprawdę niepokojące. – powiedział Edward Schwieterman, planetolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside. Wielu naukowców miało nadzieję, że cieplejsza Ziemia będzie miała więcej chmur i wyższe albedo, co z kolei pomoże złagodzić ocieplenie i zrównoważyć system klimatyczny. Niestety, jest odwrotnie. [Geophysical Research Letters, 29 sierpnia 2021 r.]
→ 76. Badanie zamieszczone 25 marca 2019 r. w Nature Communications ujawniło, że zasilane zmianą klimatu, coraz częstsze i intensywniejsze burze mogą na trwałe zmienić lasy tropikalne rejonu Atlantyku. W konsekwencji nastąpi poważna redukcja różnorodności biologicznej, zaś do atmosfery trafi więcej węgla. Huragan Maria, który w 2017 r. uderzył w Puerto Rico, zniszczył najwięcej drzew w historii – najbardziej ucierpiały stare, masywne gatunki, uważane za szczególnie odporne na ekstremalne zjawiska pogodowe. Nawałnice zabiją lub połamią więcej drzew. Czynniki, które w przeszłości chroniły wiele z nich, zwyczajnie znikną, powiedziała Maria Uriarte z Instytutu Ziemi Uniwersytetu Columbia, główna autorka analizy. Lasy staną się niższe, mniejsze i niemal jednolite, ponieważ nie będą miały czasu na odnowienie. Maria była huraganem czwartej kategorii – wiała z prędkością 250 kilometrów na godzinę i zrzuciła w niektórych lokalizacjach prawie metr deszczu. Wiele drzew zostało pozbawionych liści, przełamanych lub wyrwanych z korzeniami. Żywioł uśmiercił lub poważnie uszkodził 20-40 milionów drzew, czyli od dwóch do trzech razy więcej niż dotychczasowe burze. Blisko połowa roślin z połamanymi pniami obumiera w ciągu dwóch, trzech lat, wyjaśniła Uriarte. Zagłada wielu gatunków drzew wywiera kaskadowy wpływ na leśną florę i faunę, zmienia też dynamikę wzrostu lasów, które zamiast sekwestrować węgiel, stają się emiterami CO2 netto. Rozkład powalonych drzew nie zostaje zrównoważony przez pojawienie się ich następców.
→ 77. Oceany świata pochłaniają około jedną czwartą dwutlenku węgla uwalnianego rokrocznie do atmosfery przez cywilizację przemysłową. Za proces ten w znacznym stopniu odpowiada fotosyntetyczny plankton, ponieważ asymiluje węgiel. Kiedy plankton obumiera i tonie, zabiera węgiel ze sobą. Część tego „organicznego deszczu” dostaje się do głębokiego oceanu, gdzie przez stulecia jest izolowana od atmosfery. Jednak liczne szczątki nie docierają tak daleko, gdyż po drodze służą za pokarm bakteriom tlenowym. Podczas oddychania organizmy te pobierają tlen i wydalają dwutlenek węgla. Większość zregenerowanego CO2 powraca i ponownie staje się składnikiem powietrza. Według badania zamieszczonego 29 kwietnia 2019 r. w Proceedings of the National Academy of Sciences regeneracja dwutlenku węgla może przyspieszyć w wielu regionach świata wskutek ocieplenia oceanicznych wód. Zmniejszy to zdolność głębokich oceanów do zatrzymywania węgla. Analiza pokazała, że w wielu przypadkach bakterie konsumują na płytszych głębokościach więcej planktonu, niż szacowano, a sprzyjające temu warunki rozprzestrzeniają się wraz ze wzrostem temperatur wody. Do tej pory wielu naukowców sądziło, iż większość materii organicznej wytwarzanej blisko powierzchni tonie, w związku z czym gros regeneracji CO2 odbywa się w głębokim oceanie. Tymczasem pomiary dokonane przez autorów badania ujawniły, że tak naprawdę tylko około 15% materiału dociera tak głęboko, zaś reszta jest przekształcana z powrotem w dwutlenek węgla.
→ 78. Jeziora borealne, które występują na północy, odgrywają znaczącą rolę w globalnym obiegu węgla. Często są one aktywne biologicznie ze względu na obecność materii organicznej w słupie wody i osadach dennych. Jako że mikroby rozkładają tę materię, stężenie dwutlenku węgla przekracza poziom nasycenia w wielu akwenach. W konsekwencji część gazu jest uwalniana do atmosfery. W swojej pracy badawczej zamieszczonej w czerwcu 2019 r. przez Uniwersytet Jyväskylä absolwent uczelni Petri Kiuru przyjrzał się obiegowi węgla w jeziorach borealnych za pomocą modelu, który opisuje czasową ewolucję rozkładu temperatury, a także jakości wody. Analiza skupiła się w szczególności na wymianie dwutlenku węgla między słupem wody a atmosferą. Kolejnym jej celem było też oszacowanie wpływu zmiany klimatu na dynamikę jeziornego węgla. Postępujący wskutek globalnego ocielenia wzrost temperatury powietrza i rocznych opadów rozgrzewa jeziora i zwiększa ilość materii organicznej trafiającej do nich z zewnątrz. Wynik badania wskazuje na to, że czynniki te zwiększą koncentracje dwutlenku węgla w jeziorach i tym samym jego emisje do atmosfery.
→ 79. W 2017 r. na 1000-kilometrowym odcinku północnego wybrzeża Australii obumarły rozległe połacie lasów namorzynowych. To wywołane zmianą klimatu zdarzenie zaszokowało naukowców. Jednak jego skutki były poważniejsze od spodziewanych. Uczeni z Uniwersytetu Southern Cross odkryli, że uśmiercone drzewa wprowadziły do atmosfery znaczne ilości metanu. Po raz pierwszy udało się skwantyfikować emisje z łodyg tych roślin. Zgodnie z wynikami analizy przedstawionej 17 czerwca 2019 r. w New Phytologist martwe mangrowia uwalniają około osiem razy więcej CH4 niż żywe. Systemy namorzyn sekwestrują też „niebieski węgiel” – magazynują CO2 wchłaniany z powietrza. Autorzy badania nie kryją zaniepokojenia. Przypadek katastrofalnej śmierci lasów namorzynowych w australijskiej Zatoce Karpentaria może stać się normą, powiedział doktorant Luke Jeffrey. Według obserwacji z 2000 r. całkowity globalny obszar mangrowii wynosi 137 800 kilometrów kwadratowych.
→ 80. Naukowcy analizujący zdjęcia satelitarne ustalili, że Ziemia staje się coraz mniej zielona. Wzrost roślin odnotowuje spadek na całym świecie. Przyczyną trendu jest (nagła) zmiana klimatu. Badanie opublikowane 14 sierpnia 2019 r. w Science Advances ujawniło, iż globalna ekspansja roślinności zatrzymała się pod koniec lat 90. Od tego czasu ponad 50% krajobrazów zielonych doświadcza „brązowienia”, czyli zanikającego wzrostu roślin. Dane klimatyczne sugerują, że redukcja jest związana z miernikiem znanym jako deficyt prężności (ciśnienia) pary – różnica między ilością wilgoci faktycznie zatrzymywaną przez powietrze a ilością maksymalną, którą może ono zatrzymać. Wysoki deficyt określa się też mianem suszy atmosferycznej; od 20 lat ogarnia ona ponad połowę roślinności planety. Wysychanie – symptom zaburzenia systemu klimatycznego – będzie przyspieszać: mniej roślin oznacza mniej absorpcji emitowanego przez cywilizację dwutlenku węgla.
→ 81. Oceany absorbują ponad 40% dwutlenku węgla emitowanego przez cywilizację przemysłową. Proces wywiera niszczycielski wpływ m.in. na organizmy budujące swoje ciała z wapnia. Dla wapniejącego fitoplanktonu – E. huxleyi to najliczniejszy jego gatunek – dodatkowy węgiel zapewnia większą ilość paliwa do wytwarzania łusek. Niestety, jest to korzystne tylko do pewnego momentu. Analiza, której wnioski przybliżono 8 lipca 2016 r. w Science Advances, pokazała, iż coraz bardziej zakwaszone wody oceaniczne prowadzą do dezintegracji koralowców i skorupiaków, których muszle wykonane są z tego samego materiału, co łuski E. Huxleyi. Ostatecznie fitoplankton ten porzuci proces wapnienia. Utrata apetytu na węgiel oznacza, że pozostanie go więcej w środowisku. Tym samym ocieplenie Ziemi przyspieszy.
→ 82. W dniu 26 sierpnia 2019 r. czasopismo Nature Climate Change zamieściło badanie nad skutkami zmian w okrzemkach – arktycznym fitoplanktonie, który jest głównym uczestnikiem globalnego cyklu węglowego – wywołanych przez cywilizacyjne emisje CO2. Dzięki gęstym, szklistym strukturom organizmy te toną o wiele szybciej niż inne gatunki fitoplanktonu, co oznacza, że zwiększają przenoszenie węgla na dno morskie, gdzie jest on magazynowany przez tysiąclecia. Podczas eksperymentu społeczność antarktycznego fitoplanktonu wystawiono na działanie wyższego poziomu kwasowości wód. Następnie dokonano pomiaru tempa, w jakim użyła ona rozpuszczonej krzemionki do budowy komórek. Kwaśna woda zmniejszyła gatunki, co zredukowało całkowitą ilość wytwarzanej przez nie krzemionki. W konsekwencji okrzemki nie były wystarczająco ciężkie, by szybko opaść na dno i bezpiecznie przechować węgiel z dala od atmosfery. Podczas analizy poszczególnych komórek stwierdzono, iż wiele gatunków wykazuje wysoką wrażliwość na większe zakwaszenie – ich indywidualne tempo krzemowania spadło o 35–80%. Najbardziej niepokojące jest to, że ujawniła się ona przy poziomie pH oceanów, który zostanie osiągnięty w tym stuleciu. Załamanie produkcji krzemionki spotęguje globalne ocieplenie.
→ 83. Ocieplający się klimat i topniejąca wieczna zmarzlina potęgują emisje gazów cieplarnianych z rzek i jezior Syberii Zachodniej (wśród nich jest Ob – jedna z największych rzek świata). Swietłana Serikowa z Uniwersytetu w Umeå opisała ten fakt w swojej dysertacji z września 2019 r. Permafrost stanowi ponad 40% lądowej powierzchni Syberii Zachodniej. Kiedy wieczna marzłoć topnieje, zamrożony przez tysiące lat węgiel przedostaje się do akwenów, skąd trafia do atmosfery w postaci gazów cieplarnianych. Serikowa odbyła kilka wypraw terenowych. Podczas liczącej 1 500 kilometrów podróży z południa regionu aż do Oceanu Arktycznego dokonała pomiarów koncentracji gazów cieplarnianych uwalnianych przez rzeki i jeziora w różnych latach i porach roku. Odkryłam, że rzeki i jeziora Syberii Zachodniej są źródłami emisji gazów cieplarnianych do atmosfery, których wielkość różni się w zależności od stanu wiecznej zmarzliny, powiedziała badaczka. Największe stężenia gazów cieplarnianych wydobywających się z rzek zarejestrowałam na tych obszarach, gdzie postępuje rozpad permafrostu. W przypadku jezior najwięcej emisji było w miejscach, gdzie wieczna marzłoć nie utraciła jeszcze swojej stabilności, wyjaśniła Serikowa. Wyniki pokazują, że emisje gazów cieplarnianych ze wszystkich rzek i jezior Syberii Zachodniej przekraczają już ilość węgla, jaką równocześnie transportują do Oceanu Arktycznego. Realia te nie są odzwierciedlone w najnowszym modelowaniu klimatu.
→ 84. Badanie zamieszczone 12 listopada 2019 r. w Nature Communications odkryło, że bakterie adaptują się do wyższych temperatur poprzez przyspieszenie oddychania. W ten sposób uwalniają więcej węgla, co z kolei przyspiesza zmianę klimatu. W odpowiedzi na wzrost globalnych temperatur bakterie i pokrewne im archeony – czyli inaczej prokarionty, które występują na każdym kontynencie i stanowią około połowę całkowitej masy wszystkich ziemskich organizmów – spotęgują ocieplenie Ziemi znacznie gwałtowniej, niż prognozowano. Naukowcy z londyńskiego Imperial College zestawili dane zmian częstości oddechów u 482 prokariontów. Wynik pokazał, że gros gatunków będzie produkować dużo więcej węgla, niż sądzono wcześniej. Dr Samraat Pawar, główny badacz z Wydziału Nauk Przyrodniczych uczelni, powiedział: Na przestrzeni godzin i dni poszczególne prokarionty zwiększają swój metabolizm i wytwarzają więcej dwutlenku węgla. Istnieje maksymalna temperatura, w której metabolizm traci wydajność. Jednak w dłuższej perspektywie, na przestrzeni lat, społeczności będą ewoluować i poprawią tę wydajność. Pozwoli im to dalej zwiększać metabolizm i tym samym wydalanie węgla. Rosnące temperatury powodują efekt ‚podwójnego uderzenia’: poprawiają funkcjonowanie licznych społeczności prokariotycznych zarówno w perspektywie krótko-, jak i długoterminowej. W rezultacie wzbiera ich wkład w globalne emisje węgla i wynikający z nich wzrost temperatur.
→ 85. Postępujące zakwaszenie Oceanu Spokojnego u wybrzeży Japonii północnej zwiększa tempo naturalnej produkcji podtlenku azotu (N2O) – gazu cieplarnianego niszczącego warstwę ozonową. Taki wynik przyniosło badanie przeprowadzone przez naukowców z Tokijskiego Instytutu Technologicznego i Japońskiej Agencji Technologii i Nauk Morskich i Ziemskich. Jego szczegóły opublikowano 11 listopada 2019 r. w Nature Climate Change. Rosnące emisje dwutlenku węgla (CO2) powodują spadek pH oceanów. Jeśli ten trend zakwaszenia utrzyma się, wskaźnik generowania N2O w tej części Pacyfiku może na przestrzeni dekad wzrosnąć o 185–491%. Nasza analiza stanowi kolejny dowód na to, że wzrost koncentracji CO2 zaburza naturalne cykle biogeochemiczne, które są bardzo wrażliwe na zmiany środowiskowe, powiedział Florian Breider, główny autor pracy i szef Centralnego Laboratorium Środowiskowego Politechniki Federalnej w Lozannie.
→ 86. Badanie opublikowane 8 stycznia 2020 r. w Nature ustaliło, że topnienie lodu morskiego na Oceanie Arktycznym przyspiesza rozpad wiecznej zmarzliny i uwalnianie dwutlenku węgla do atmosfery. Byliśmy zaskoczeni odkryciem, że topnienie permafrostu nie tylko pokrywało się z okresami najintensywniejszego ocieplenia Ziemi; było ono znacznie bardziej prawdopodobne, gdy wody Arktyki były wolne latem od lodu, powiedział Gideon Henderson z Uniwersytetu Oxfordzkiego. To odkrycie dotyczące przeszłych zachowań wiecznej marzłoci sugeruje, że spodziewana w niedalekiej przyszłości utrata arktycznego paku morskiego przyspieszy jej dezintegrację, dodał uczony. Według naukowców wywołany zanikiem lodu morskiego napływ wilgoci prawdopodobnie zwiększa pokrywę śnieżną na Syberii, która izolując podłoże od zimowego chłodu, potęguje zjawisko topnienia wiecznej zmarzliny.
→ 87. Wcześniejsze wypuszczanie liści, wcześniejsze kiełkowanie i kwitnienie są bezpośrednią reakcją na zmianę klimatu. Synteza ponad 40 badań fenologicznych opartych na obrazowaniu satelitarnym ujawniła, że na półkuli północnej wypuszczanie liści przyspiesza od lat 80. XX wieku średnio o 4–5 dni na dekadę. Nowe badanie, opublikowane w 17 lutego 2020 r. w Nature Climate Change, potwierdziło, że zjawisko to potęguje roczne ocieplenie powierzchni Ziemi. Według naukowców z Instytutu Fizyki Atmosfery (USA), Laboratorium Narodowego im. Lawrence’a (USA) oraz Uniwersytetu Nauki i Technologii w Nankin (Chiny) występujące coraz wcześniej wypuszczanie liści intensyfikuje proces uwalniania pary wodnej. Większa ilość pary jest transportowana w kierunku bieguna, co powoduje anomalie związane z pokrywą śnieżną i zachmurzeniem na wysokich szerokościach geograficznych, powiedziała dr Xiyan Xu, główna autorka analizy. To właśnie tłumaczy, dlaczego na północy, poza regionami, gdzie obserwujemy wcześniejsze wypuszczanie liści, znajdują się lokalizacje doświadczające wysokich temperatur. Takie ocieplenie jest wzmacniane w regionach zimnych takich jak kanadyjski Archipelag Arktyczny, wschodnie i zachodnie krańce Syberii oraz południowo-wschodnia Wyżyna Tybetańska, ponieważ następuje tam redukcja opadów śniegu. Śnieg odbija promieniowanie słoneczne, wyjaśniła Xu. Kiedy na powierzchni jest mniej śniegu, jej zdolność do odbijania promieni maleje – zaczyna pochłaniać ich coraz więcej, przez co staje się cieplejsza. Dr Gensuo Jia, współautor badania, podkreślił, że wskutek postępującego ocieplenia data wypuszczania liści cofnie się jeszcze bardziej. Pętla dodatniego sprzężenia zwrotnego między klimatem a fenologią liści wiosennych prawdopodobnie zwiększy ocieplenie na wysokich szerokościach geograficznych, powiedział Jia. Wpływ zmiany wegetacyjnej na klimat jest ogromny wiosną, gdy topnieje śnieg – co więcej, nadchodzi wówczas letni monsun wschodnioazjatycki, a wzmocnieniu ulega południowoamerykański prąd strumieniowy.
→ 88. W swoim badaniu zamieszczonym po raz pierwszy 21 sierpnia 2019 r. w Soil Science Society of America uczeni z Uniwersytetu Stanu Pensylwania poinformowali, że obecne modele cyklu węglowego zaniżają ilość dwutlenku węgla emitowanego podczas pory deszczowej przez gleby lasów stref umiarkowanych. Korzenie drzew i drobnoustroje wykorzystują tlen, by przekształcać zalegający w ziemi węgiel organiczny w dwutlenek węgla poprzez tzw. oddychanie tlenowe. To uwalnianie CO2 stanowi największy strumień węgla generowany i wprowadzany do atmosfery przez ekosystemy lądowe, co czyni go kluczowym składnikiem globalnego budżetu węglowego. Oddychanie tlenowe jest dominującym procesem, który intensyfikuje ten strumień. Naukowcy przekonali się teraz, że związane z warunkami deszczowymi oddychanie beztlenowe także go nasila. W aktualnych modelach ilość CO2 i O2 jest kontrolowana dzięki zużyciu tlenu i wytwarzaniu dwutlenku węgla poprzez oddychanie tlenowe, powiedziała Caitlin Hodges z Wydziału Nauki i Zarządzania Ekosystemowego. Zazwyczaj jest to wzajemnie jednoznaczny stosunek konsumpcji względem produkcji. Odkryliśmy jednak, że szczególnie latem wykrywalny jest znaczący sygnał oddychania beztlenowego powodowanego przez korzenie. Mają one większe zapotrzebowanie na tlen i wygrywają konkurencję z mikrobami, które są zmuszone przestawić się na oddychanie beztlenowe. Najostrożniejsze szacunki wskazują, iż w punktach pomiaru za co najmniej 10% całkowitego oddychania odpowiadały drobnoustroje glebowe. Jest to duża liczba, zważywszy, że nie podejrzewano wilgotnych lasów umiarkowanych o wzmożone oddychanie beztlenowe. Spodziewamy się, iż oddychanie beztlenowe stanie się częstszym zjawiskiem w tych systemach leśnych wskutek zmiany klimatu, ale nasze modele węgla glebowego jeszcze tego trendu nie uwzględniają, przyznała Hodges.
→ 89. Międzynarodowy zespół naukowców ustalił, iż globalne ocieplenie przyspiesza nadejście wiosny, co czyni lato coraz bardziej suchym – szczególnie na półkuli północnej. W artykule opublikowanym 3 stycznia 2020 r. w Science Advances autorzy opisują konkluzje swojej analizy danych satelitarnych z okresu 1982–2011. Wskutek rozpoczynającej się wcześniej wegetacji gleba traci wodę za pośrednictwem porów znajdujących się w liściach. Proces ten powoduje wysychanie podłoża w miesiącach letnich. Mimo, że zwiększa on równocześnie ilość opadów, to nie są one wystarczające, by zrównoważyć ilość wody odprowadzanej z gleby przez rośliny. Ponadto sucha gleba prowadzi do wzrostu temperatur, ponieważ następuje redukcja chłodzenia parą. Trend jest najbardziej wyraźny w Europie wschodniej, Azji zachodniej i niektórych częściach Ameryki Północnej.
→ 90. Arktyka jest jednym z najszybciej ocieplających się regionów świata. Analiza opublikowana 29 kwietnia 2020 r. w Nature Communications ujawniła proces będący ważną składową tego trendu. Wzrost koncentracji CO2, za który odpowiadają cywilizacyjne emisje gazów cieplarnianych, sprawia, że na półkuli północnej rośliny tracą mniej wody (należą do nich m.in. lasy położone w tropikach i średnich szerokościach geograficznych), co prowadzi do wzrostu temperatur. W tym samym czasie wzorce cyrkulacji atmosferycznej pomagają transportować ciepło z tropików w kierunku bieguna. Dochodzi nie tylko do ogrzania Arktyki, lecz także spotęgowania innych dodatnich sprzężeń zwrotnych, przyspieszających regionalną zmianę klimatu. Uczeni szacują, iż ten nowo odkryty „efekt roślinny” może stanowić blisko 10% rocznego ocieplenia Arktyki. Na niższych szerokościach geograficznych półkuli północnej wkład ten może wynosić nawet 28%. Ponieważ dokładna skala wszystkich ‚efektów roślinnych’ jest wciąż nieznana, niektóre projekcje modeli klimatycznych mogą zaniżać przyszłe tempo zmiany klimatu, zwłaszcza w Arktyce, powiedział Jin Soo Kim z Uniwersytetu Edynburskiego, współautor badania.
→ 91. Naukowcy z Uniwersytetu Queensland ustalili, że wraz ze wzrostem temperatur spada tempo, w jakim rośliny pochłaniają dwutlenek węgla. Przez trzy lata autorzy badania opublikowanego 28 lipca 2020 r. w Journal of Geophysical Research: Biogeosciences dokonywali bezpośrednich pomiarów poziomu absorpcji CO2 przez rośliny w subtropikalnych ekosystemach przybrzeżnych na wschodzie Australii. Prof. Hamish McGowan ze Szkoły Nauk o Ziemi i Środowisku UQ (School of Earth and Environmental Sciences) powiedział: Stwierdziliśmy, iż optymalny, „zdrowy” dla produkcji fotosyntetycznej zakres temperatur (24,1–27,4°C) był przekraczany regularnie (przez 14–59,2% czasu), zwłaszcza w miesiącach letnich. Odkrycie nas zaszokowało i zaniepokoiło; rośliny w tych regionach po prostu nie są już w stanie pochłaniać węgla w takim samym stopniu, co dawniej. Zespół analityków zmierzył też szybkość samej fotosyntezy. Wyniki były równie alarmujące. Po wyjściu poza wspomniane spektrum temperatur zdolność roślin do absorbowania węgla doświadcza katastrofalnego spadku, wyjaśnił uczony. Mamy dowody obserwacyjne na to, że uaktywnia się szalenie niebezpieczna pętla dodatniego sprzężenia zwrotnego, która rozgrzewa Ziemię jeszcze bardziej. Problem potęguje wpływ zmiany klimatu na opady w ekosystemach subtropikalnych. Podczas gdy dalsze ocieplenie zintensyfikuje deszcze w niektórych regionach tropikalnych, w strefach podzwrotnikowych i śródziemnomorskich nastąpi ich redukcja. Doprowadzi to nieuchronnie do ograniczenia rozwoju drzew i zwiększenia ich śmiertelności. W konsekwencji potencjał tych obszarów do sekwestracji dwutlenku węgla zmniejszy się nawet bardziej. Większość obecnych modeli klimatycznych nie uwzględnia tych niuansów, przyznał prof. McGowan.
→ 92. Globalne lasy – zwłaszcza w tropikach – pochłaniały od 25 do 30% dwutlenku węgla generowanego przez cywilizację przemysłową. Wyższe koncentracje CO2 w atmosferze stymulują wzrost drzew. Jednak badanie opublikowane 8 września 2020 r. w Nature Communications stwierdziło, że drzewa, które rosną szybko, umierają młodo i uwalniają zmagazynowany węgiel. W ostatnich dziesięcioleciach społeczeństwo skorzystało na zdolności lasów do absorbowania węgla, powiedział Steve Voelker z Kolegium Nauk o Środowisku i Leśnictwie Uniwersytetu Stanu Nowy Jork. Jednak tempo pochłaniania CO2 będzie (dodatkowo) zanikać, gdy rosnące wolno i długowieczne drzewa zostaną wyparte przez rośliny rosnące szybko, które żyją krócej i maja mniejszą odporność, dodał współautor analizy. Drzewa osiągające dojrzałość szybciej słabo bronią się przed chorobami, atakami owadów i suszą. Zwiększone stężenia CO2 pozbawiają lasy funkcji pochłaniacza dwutlenku węgla. Naukowe ustalenia zaprzeczają twierdzeniu, iż emisje węglowe z eksploatacji paliw kopalnych można „zrównoważyć” przez sadzenie drzew (lub unikanie wylesiania), podsumował wyniki analizy David Lee, profesor nauk o atmosferze z Uniwersytetu Manchesteru.
→ 93. Globalne ocieplenie sprawia, że atmosfera staje się coraz bardziej niestabilna, z kolei oceany stają się coraz bardziej stabilne. Według międzynarodowego zespołu klimatologów ten wzrost stabilności jest większy niż przewidywano, co oznacza, iż Wszechocean będzie pochłaniał mniej węgla i będzie mniej produktywny. W stabilniejszym oceanie warstwy nie mieszają się: chłodniejsze, natlenione wody, które znajdują się niżej, nie unoszą się i nie dostarczają tlenu i składników odżywczych do wód powierzchniowych, zaś ciepłe wody powierzchniowe nie pochłaniają dwutlenku węgla i nie magazynują go w głębinach. Zdolność oceanów do pochłaniania ciepła z atmosfery i łagodzenia globalnego ocieplenia słabnie, gdy ocean staje się bardziej uwarstwiony i występuje w nim mniej mieszania, wyjaśnił Michael Mann, profesor nauk o atmosferze, dyrektor Centrum Nauk o Systemie Ziemi na Uniwersytecie Stanu Pensylwania i główny autor badania. Mniej mieszania ocieplających się wód oznacza, że powierzchnia nagrzewa się jeszcze szybciej, prowadząc przykładowo do silniejszych huraganów. Globalne modele klimatyczne zaniżają impet tych trendów. Eksperci zanurzyli się we Wszechoceanie głębiej niż dotychczasowe analizy i dysponował bardziej wyrafinowaną metodą radzenia sobie z lukami w danych. Wyniki zostały przedstawione 28 września 2020 r. w Nature Climate Change.
→ 94. Naukowcy odkryli, że podczas susz zachodzi wiele fizycznych i chemicznych przeobrażeń, które prowadzą do poważnego i często nieodwracalnego wysychania gleb na obszarach podmokłych. Mokradła na całym świecie są niezwykle ważne, ponieważ pozwalają zachować bioróżnorodność Ziemi i magazynują ogromne ilości węgla, który w przeciwnym razie pozostałby w atmosferze i przyspieszył zmianę klimatu, mówi kierownik projektu prof. Luke Mosley z Instytutu Środowiska i Szkoły Nauk Biologicznych Uniwersytetu Adelajdy. Tereny podmokłe doświadczają już „susz wodnych” zarówno w wyniku globalnego ocieplenia, jak i podczas wydobywania lub przekierowywania wody, która trafiłaby do nich w normalnych warunkach. W badaniu opublikowanym w listopadzie 2020 r. w Earth-Science Reviews opisano, w jaki sposób susze powodują pęknięcia, zagęszczenia, zakwaszenia, utratę materii organicznej i zwiększoną emisję gazów cieplarnianych (m.in. metanu). Na poziomie globalnym gleby te są bardzo wrażliwe na skutki zmiany klimatu, powiedziała główna autorka dr Erinne Stirling z Uniwersytetu Zhejiang (Chiny) i Uniwersytetu Adelajdy.
→ 95. Międzynarodowe badanie opublikowane 6 listopada 2020 r. w Science Advances ujawniło, że ogrzane rzeki arktyczne powodują topnienie arktycznego lodu i ocieplają atmosferę. Główne cieki wodne regionu dostarczają do Oceanu Arktycznego znacznie więcej ciepła niż w 1980 r. Naukowcy ustalili, iż jest ono odpowiedzialne za ∼10% całkowitej utraty paku szelfowego w latach 1980–2015, czyli w przybliżeniu 310 000 kilometrów kwadratowych lodu o grubości 1 metra. Proces osiąga swoje apogeum podczas wiosennych roztopów. Rzeczna woda wpada do Oceanu Arktycznego i po stopieniu lodu morskiego od spodu zaczyna ocieplać atmosferę. Analiza wykazała, że dużo więcej energii cieplnej rzek ogrzewa atmosferę niż ocean. Powietrze przemieszcza się, zatem wywiera wpływ na obszary Arktyki znajdujące się daleko od delt. Konsekwencje zaobserwowanego zjawiska były najbardziej widoczne w Arktyce Syberyjskiej, gdzie kilka dużych rzek wpływa do stosunkowo płytkiego regionu szelfowego, który rozciąga się na szerokość blisko 1 500 kilometrów od linii brzegowej. To kolejne aktywne dodatnie sprzężenie zwrotne klimatu: rosnące temperatury powietrza ogrzewają rzeki polarne, przez co do Oceanu Arktycznego trafia więcej ciepła, które topi lód morski i przyspiesza ocieplenie Arktyki. To bardzo niepokojące, ponieważ wszystkie te zmiany przyspieszają jednocześnie, powiedział Igor Polakow, oceanograf z Międzynarodowego Centrum Badań Arktycznych Uniwersytetu Alaski w Fairbanks (IARC) oraz Fińskiego Instytutu Meteorologicznego. Nagłe zmiany, jakie zachodzą od około dekady, są po prostu niewiarygodne, dodał współautor badania.
→ 96. Pożary lasów, a także cywilizacyjne spalanie drewna, produktów ropopochodnych i innych materiałów organicznych uwalnia do atmosfery cząsteczki sadzy składające się głównie z węgla. W atmosferze cząsteczki te zmieniają nie tyko przebieg tworzenia i rozwoju chmur, lecz także ich właściwości. Zespół badawczy kierowany przez Ulrike Lohmann, profesor z Instytutu Atmosfery i Klimatu Politechniki Federalnej w Zurychu (ETHZ), po raz pierwszy zanalizował, w jaki sposób dwa rodzaje cząsteczek sadzy – aerozole, które starzeją się wskutek oddziaływania ozonu i kwasu siarkowego – wpływają na chmury i tym samym na klimat. Naukowcy ustalili, iż przy rosnącym poziomie koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze oba rodzaje starzenia się sadzy potęgują globalne ocieplenie. Badanie opublikowano 29 września 2020 r. w Nature Geoscience.
→ 97. Dotychczas panowało przekonanie, iż wyższe temperatury opóźniają nadejście jesieni. Badanie opublikowane 27 listopada 2020 r. w Science pokazało, iż wskutek zmiany klimatu drzewa zrzucają liście wcześniej. Odkrycie to jest niezmiernie istotne, ponieważ wcześniejsza jesień oznacza, że drzewa pochłaniają i magazynują znacznie mniej węgla, przez co są słabszym hamulcem globalnego ocieplenia, niż sądzono. Według wstępnych kalkulacji redukcja ta może wynosić około miliarda ton CO2 rocznie, czyli więcej niż 12-miesięczne emisje Niemiec. Przez dziesięciolecia zakładaliśmy, że okresy wegetacji wydłużają się, a liście opadają później, powiedział prof. Thomas Crowther z Politechniki Federalnej w Zurichu (ETH), który był członkiem zespołu badawczego. Jednak nasza analiza sugeruje, iż wyższa produktywność drzew jest równoznaczna z wcześniejszym opadem liści. Autorzy wykorzystali ponad 430 000 obserwacji w 3 800 lokalizacjach w Europie Środkowej w latach 1948-2015, a także eksperymenty i modelowanie.
→ 98. Badanie zamieszczone 9 listopada 2020 r. w Nature Communications przyjrzało się wzorcom napędzającym śmiertelność drzew w Amazonii. Dochodzenie ujawniło, że gatunki, które rosną szybciej, zazwyczaj żyją krócej i tym samym odnotowują w danym okresie więcej zgonów. Z kolei zmiana klimatu sprawia, iż to one radzą sobie lepiej. Umierając młodo, drzewa te pochłaniają mniej węgla od roślin wolno rosnących i długowiecznych. To zła wiadomość dla klimatu, ponieważ Amazonia stanowi 12% lądowego pochłaniacza CO2.
→ 99. Ilość mikroalg i rozpuszczonego barwnego materiału organicznego w oceanie decyduje o tym, ile światła pochłaniają wody powierzchniowe, a ile promieni słonecznych trafia na większe głębokości. Pionowa dystrybucja energii wywiera wpływ na górną temperaturę oceanu i cyrkulację ogólną. Według badania zamieszczonego 26 października 2020 r. w Geophysical Research Letters zmiana klimatu stymuluje wzrost mikroalg i rozprzestrzenia materiał organiczny, przez co wzmacnia ocieplenie powierzchni Oceanu Arktycznego. Wyniki analizy zdjęć satelitarnych barw akwenu z lat 2003–2013 opublikowane 15 października 2018 r. w Geophysical Research Letters pokazały, że zakwity mikroalg nie tylko pojawiają się w Oceanie Arktycznym wcześniej niż zwykle, lecz także pokrywają nowe miejsca. Mikroalgi (fitoplankton) zwykły rozprzestrzeniać się wiosną z dala od skutych lodem morskim wyższych szerokości geograficznych. Teraz sytuacja ulega raptownemu przeobrażeniu, ponieważ pak kurczy się szybko, rozpada się wcześniej lub nie tworzy się w ogóle.
→ 100. Klimatolodzy polarni opracowali najwyraźniejszy historyczny zapis zachowania wiatrów zachodnich na półkuli południowej. Wyniki opublikowane 9 grudnia 2020 r. w Communications Earth and Environment opisują, w jaki sposób wiatry te nasilają się i migrują w kierunku bieguna wskutek ocieplania się klimatu. Badanie podkreśla, że obecne modele klimatyczne nie uwzględniają tego trendu. Naukowcy wykorzystali metodę datowania radiowęglowego rdzeni osadów z przybrzeżnego jeziora na subantarktycznej wyspie Marion. Na podstawie tego wyjątkowego materiału o wysokiej rozdzielczości możemy zobaczyć, jak bardzo zmienił się w ciągu ostatnich 700 lat układ wiatrów zachodnich. Patrząc w przeszłość, możemy lepiej zrozumieć, co dzieje się teraz i co może wydarzyć się w przyszłości. To oczywiste, że od lat 20. XX w. wiatry wędrują na południe. Biorąc pod uwagę prognozy globalnego ocieplenia, kierunek ten najpewniej utrzyma się, powiedziała dr Bianca Perren, paleoklimatolog z Brytyjskiej Służby Antarktycznej i główna autorka pracy. Analiza pokazuje, że zmiana klimatu „odpycha” te niosące wilgoć wiatry od Australii, Ameryki Południowej i Afryki Południowej. Bezpośrednimi tego konsekwencjami są nasilające się susze i pożary.
→ 101. Analiza próbek tzw. zardzewiałego pochłaniacza węgla pobranych z torfowiska wiecznej zmarzliny w Szwecji ujawniła, że minerały żelaza nie są w stanie magazynować węgla organicznego. To ogromne źródło CO2 i CH4 nie jest uwzględniane w prognozach globalnego ocieplenia. Zawarty w próbkach materiał organiczny gromadził się w postaci torfu przez tysiące lat. Rozmarzanie permafrostu sprawia, że drobnoustroje uaktywniają się i rozkładają torf, wyjaśnił prof. Andreas Kappler z Uniwersytetu w Brystolu. Wiemy również, że minerały żelaza chronią węgiel organiczny przed biodegradacją w różnych środowiskach – a zatem zakładano, iż mogą być pochłaniaczem węgla nawet po rozmrożeniu wiecznej zmarzliny. Żelazo reaktywne występuje jako rodzaj rdzy i można było się spodziewać, że zatrzymuje materiał organiczny w czymś, co naukowcy nazywają „zardzewiałym pochłaniaczem węgla”. Tymczasem zespół uczonych odkrył, że mikroorganizmy wykorzystują żelazo jako pożywienie i uwalniają w ten sposób związany z nim węgiel organiczny do wody w glebie. Oznacza to, iż „zardzewiały pochłaniacz węgla” nie zapobiega ucieczce węgla organicznego z topniejącej wiecznej marzłoci. Zdaniem badaczy mechanizm ten dotyczy wszystkich obszarów, gdzie występują zlodowacenia podziemne. Wygląda na to, że węgiel związany wcześniej z żelazem jest biodostępny w stopniu wysokim, a zatem bakterie mogą go metabolizować błyskawicznie – zamieniać w gazy cieplarniane. Jest to proces, którego aktualnie nie obejmuje modelowanie zmiany klimatu, powiedziała Monique Patzer, główna autorka publikacji przedstawionej 10 grudnia 2020 r. w Nature Communications.
→ 102. Najintensywniejsze od 30 lat opady w Afryce Wschodniej podniosły w 2018 i 2019 r. poziom wód i spowodowały powodzie o niespotykanej dotąd skali. Nowa analiza, której rezultaty przedstawiono 3 lutego 2021 r. w Environmental Research Letters, ustaliła, iż w ślad za tymi ekstremalnymi zdarzeniami pogodowymi doszło do uwolnienia dużo wyższych od normy ilości metanu z zalanych terenów podmokłych. Zespół uczonych pod kierunkiem dr. Marka Lunta ze Szkoły Doktorskiej Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Edynburgu połączył dane satelitarne z modelem atmosferycznym, aby obliczyć wartość emisji CH4 w Afryce Wschodniej. TROPOMI, europejski instrument satelitarny wystrzelony w 2017 r., dostarczył informacji o stężeniach metanu w powietrzu atmosferycznym w niespotykanej dotąd rozdzielczości przestrzennej. Dodatkowa ilość CH4, jaka trafiła do atmosfery w ostatnich trzech miesiącach 2019 r., odpowiadała całkowitym rocznym emisjom tego gazu w Wielkiej Brytanii. – podkreślił dr Lunt. Zgodnie z projekcjami modeli klimatycznych potężne ulewy będą pojawiać się w Afryce Wschodniej coraz częściej. Nasze odkrycia pokazują, że taki scenariusz wywrze ogromny wpływ na globalne koncentracje metanu w atmosferze. – przyznał prof. Paul Palmer z Uniwersytetu w Edynburgu, jeden ze współautorów pracy.
→ 103. Dociekania naukowe obejmujące aerozole zidentyfikowały potężny mechanizm, który przyspiesza zanikanie lodu morskiego na biegunach. Obecnie nie uwzględnia go żaden model klimatu Ziemi. Uczeni poinformowali 5 lutego 2021 r. w Science, że przeoczono ogromne źródło aerozolu tworzącego chmury na dalekiej północy i południu: jodu. Według Andrew Gettelmana z Narodowego Centrum Badań nad Atmosferą (NCAR), drobne modyfikacje zachowania aerozoli – traktowanych jako dane wejściowe w modelach klimatycznych – mogą mieć dramatyczne wręcz następstwa. Jednym z nich z pewnością będzie przyspieszenie topnienia w Arktyce. – ostrzegł Jasper Kirkby, fizyk z CERN, kierownik eksperymentu CLOUD i współautor badania.
Podobnie jak rosa skrapla się na źdźbłach trawy, para wodna w atmosferze kondensuje na aerozolach, tworząc chmury. Dwa rodzaje aerozoli mogą funkcjonować jako jądra kondensacji chmur (CCN): aerozole pierwotne (cząstki niemal każdego rodzaju: bakterie, piasek, sadza lub mgła soli morskiej) oraz aerozole wtórne (gazy śladowe, biorące udział w procesie znanym jako „tworzenie nowych cząstek”). Gdy warunki atmosferyczne są odpowiednie, światło słoneczne i ozon mogą wywołać reakcję łańcuchową, wskutek której aerozole wtórne szybko łączą się ze sobą i tworzą cząstkę złożoną z ponad miliona molekuł.
W odległych rejonach Irlandii, Grenlandii i Antarktydy uczeni zaobserwowali, że jod uwalniany naturalnie przez topniejący lód morski, glony i powierzchnię oceanu może być również niezwykle ważnym czynnikiem zasilającym proces powstawania nowych cząstek. W ciągu minionych 70 lat światowe emisje jodu potroiły się. Trend zostanie utrzymany przez topnienie paku dryfującego i przyrost ozonu na powierzchni akwenów. Rosnąca ilość molekularnego jodu oznacza kondensację pary wodnej na rosnącej liczbie cząstek. Tak rozkręca się kolejna pętla dodatniego sprzężenia zwrotnego. Postępujące zanikanie lodu morskiego odsłania coraz rozleglejsze fragmenty oceanu, czego skutkiem są wzbierające emisje jodu, pomnożenie cząstek, a tym samym chmur, które przyspieszają topnienie paku. – dodał Kirkby.
→ 104. Autorzy analizy opublikowanej 15 stycznia 2020 r. w Science Advances postanowili sprawdzić, czy sinice wpływają bezpośrednio na planetarny budżet metanu. W tym celu wyhodowali w laboratorium 13 ich odmian z różnych środowisk i nakarmili je ciężkim węglem (węgiel-13). Izotop stał się składową biomasy cyjanobakterii – związki przez nie wytwarzane były cięższe niż zwykle. Nawet w kulturach złożonych całkowicie z sinic metan był znakowany ciężkim węglem, co dowodzi, że wytwarzają one CH4. Skoro globalne ocieplenie pomnaża zakwity cyjanobakterii, są one nierozpoznanym wcześniej dodatnim sprzężeniem zwrotnym zmiany klimatu.
→ 105. Topnienie lodowców górskich emituje dwutlenek węgla. Ta nieoczekiwana forma dodatniego sprzężenia zwrotnego oznacza, że globalne ocieplenie prowadzi do utraty lodowców i błyskawicznego recyklingu węgla w rzekach. – powiedziała Sarah Fell z Wyższej Szkoły Geografii Uniwersytetu w Leeds, główna autorka badania opisanego 15 marca 2021 r. w Nature Climate Change. Proces został zmierzony w 57 ciekach w Austrii, Ekwadorze, Francji, Nowej Zelandii, Norwegii i USA. Spływająca woda ogrzewa rzeki, w wyniku czego słabnie w nich ruch osadów i zmienność przepływu. Uczeni stwierdzili, iż stwarza to warunki sprzyjające rozwojowi grzybów, które rozkładając materię organiczną – np. liście i drewno – wprowadzają CO2 do atmosfery.
Według trójwymiarowych pomiarów satelitarnych, które zestawiono 28 kwietnia 2021 r. w Nature, lodowce świata „gubią” o 31% więcej śniegu i lodu niż 15 lat temu. Eksperci obliczyli, że od 2015 r. ciężar 220 000 lodowców górskich maleje każdego roku o ponad 328 miliardów ton. Takie roztopy zalałyby Szwajcarię 7,2 metra wody. Roczny wskaźnik redukcji w latach 2015–2019 był o 78 miliardów ton wyższy niż w okresie 2000–2004. Globalne wskaźniki „szczuplenia” – nie są one tym samym, co ilość utraconej wody – podwoiły się w ciągu minionych 20 lat. To ogromna zwyżka. – skomentował Romain Hugonnet, glacjolog z Politechniki Federalnej w Zurichu (ETH) i kierownik zespołu badawczego. Nagła zmiana klimatu wytrąciła ze stanu równowagi prawie wszystkie lodowce Ziemi, nawet te zlokalizowane w Tybecie, które do niedawna uchodziły za stabilne. Dziesięć lat temu mówiliśmy, że lodowce górskie są wskaźnikiem zmiany klimatu; teraz stają się jej pomnikiem. – powiedział Michael Zemp, dyrektor Służby Monitoringu Lodowców Świata. Z nowej analizy wyłonił się alarmujący obraz. – dodała Lonnie Thompson z Uniwersytetu Ohio.
→ 106. Rodzaj i ilość chmur w ocieplającym się świecie wywiera wpływ na potencjał ocieplenia. Nowe podejście do analizowania pomiarów satelitarnych zachmurzenia Ziemi potwierdziło, że chmury spotęgują globalne ocieplenie. Badanie przeprowadzone przez ekspertów z londyńskiego Imperial College i Uniwersytetu Wschodniej Anglii stanowi jak dotąd najtwardszy dowód na to, że chmury pogorszą zaburzenie systemu klimatycznego planety.
W prognozach wrażliwości klimatu największa niepewność dotyczy wpływu chmur i ich przyszłej ewolucji. Wynika to z tego, że w zależności od cech takich jak gęstość i wysokość w atmosferze chmury mogą wzmacniać lub tłumić ocieplenie. Chmury niskie zazwyczaj chłodzą, ponieważ nie pozwalają promieniom słonecznym dotrzeć do lądu i oceanu. Z kolei chmury wysokie ocieplają – przepuszczana przez nie energia słoneczna po odbiciu od powierzchni Ziemi jest zatrzymywana przez chmury, co eskaluje efekt cieplarniany.
Naukowcy opracowali nową metodę ilościowego określenia relacji między obserwacjami satelitarnymi chmur a temperaturą, wilgotnością i wiatrem. Na podstawie tych zależności byli w stanie uściślić kierunek przeobrażeń chmur w warunkach globalnego ocieplenia. Z 97,5% prawdopodobieństwem stwierdzili, iż chmury przyczynią się do wzrostu temperatur. Współautor pracy badawczej dr Peer Nowack podsumował: W ciągu ostatnich kilku lat pojawiło się coraz więcej dowodów na to, że chmury potęgują ocieplenie. Wykorzystując najwyższej jakości dane satelitarne jako preferowany materiał dowodowy, mogliśmy po raz pierwszy oszacować wartość tego dodatniego sprzężenia zwrotnego. [15 czerwca 2021 r., Nature Communications]
→ 107. W zachodnich Stanach Zjednoczonych panuje megasusza. Suche krajobrazy zapalają się łatwiej i płoną dłużej. Tylko obfite deszcze mogą zgasić pożary. Uczeni amerykańscy odkryli, że dym powstrzymuje opady: znajdujące się w nim cząstki wpływają na sposób, w jaki formują się kropelki w chmurach, co redukuje deszcze i zaostrza suche warunki.
Dym z pożarów trafia do atmosfery, a wraz z nim cząstki, na których skrapla się woda. Chociaż w chmurach zadymionych tworzy się około pięć razy więcej kropel niż w ich czystych odpowiednikach, to są one o połowę mniejsze. Właśnie ta różnica najpewniej powstrzymuje krople przed opadaniem. Można się spodziewać, że w sezonach pożarowych będzie w związku z tym coraz mniej deszczu. Cywilizacja przemysłowa zaburzyła skład atmosfery – uruchomiliśmy przeróżne sprzężenia zwrotne i interakcje, o których nie mamy pojęcia. – zauważa Ann Marie Carlton, chemik atmosferyczny z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine. Eksperyment, który przeprowadzamy na planecie Ziemia, zmienia regionalnie chmury i cykl hydrologiczny. Uważam, że ustalenia analizy stanowią czubek góry lodowej naszej niewiedzy. [Geophysical Research Letters, 26 lipca 2021 r.]
→ 108. Wkrótce opady deszczu będą w Arktyce częstsze od opadów śniegu. Ich dominacja latem i jesienią nadejdzie kilkadziesiąt lat wcześniej, niż sądzono. Trend wyłania się przy niższym od zakładanego poziomie globalnego ocieplenia. W sierpniu 2021 r. po raz pierwszy w historii deszcze chłostały szczyt lądolodu Grenlandii. Transformacja spowodowana jest nagłym ociepleniem, transportem wilgoci w kierunku bieguna, utratą lodu morskiego, większą amplifikacją arktyczną i wrażliwością opadów na regionalny wzrost temperatur. To dodatnie sprzężenie zwrotne przyspieszy pozostałe aktywne dodatnie sprzężenia zwrotne w Arktyce: m.in. redukcję albedo i emisje gazowe z wiecznej zmarzliny. Ludzie myślą, że to ich nie dotyczy. Tymczasem zmiana ta już teraz wywiera wpływ na nas wszystkich. – powiedziała Michelle McCrystall z Uniwersytetu Manitoby. [Nature Communications, 30 listopada 2021 r.]
Odwracalne dodatnie sprzężenia zwrotne klimatu:
109. Supertankowce wykorzystują wolne od lodu wody Arktyki. (TruthOut, wrzesień 2013 r.
110. Kiedy silniki samolotów spalają paliwo i uwalniają dwutlenek węgla, atmosfera ociepla się i wzmaga wiatry przeciwne. (Nature Climate Change, 13 lipca 2015 r.)
→ 111. Kraje dotknięte niedoborami wody budują coraz więcej zakładów odsalania, ponieważ ich populacje rosną, zaś terytoria doświadczają susz spotęgowanych lub wywołanych przez zmianę klimatu. Odsalanie wymaga ogromnych ilości energii generowanej przez paliwa kopalne. Ocieplanie się planety oznacza więcej odsalania, a to prowadzi do zwiększenia emisji gazów cieplarnianych. (Yale Environment 360, 11 czerwca 2019 r.)
→ 112. Klimatyzatory są urządzeniami wyjątkowo energochłonnymi: mała jednostka do chłodzenia pojedynczego pomieszczenia zużywa średnio więcej energii elektrycznej niż cztery lodówki, zaś jednostka centralna chłodząca przeciętny dom konsumuje więcej prądu niż 15 lodówek. W 2019 r. na świecie pracuje ponad 1 miliard klimatyzatorów pokojowych. Liczba ta rośnie wykładniczo. Wyższe temperatury planety oznaczają więcej klimatyzowania, a to potęguje globalne ocieplenie. (The Guardian, 29 sierpnia 2019 r.)
→ 113. Autorzy badania opublikowanego 3 czerwca 2020 r. w AGU Sciences ostrzegają przed „zaskakującym” sprzężeniem zwrotnym. Ich dochodzenie ujawniło, iż oceaniczne wody reagują na spadek emisji gazów cieplarnianych natychmiastową redukcją poboru CO2. Oznacza to, że Wszechocean przestaje być mechanizmem łagodzącym zmianę klimatu w spodziewanym stopniu, ponieważ dodatkowy dwutlenek węgla utrzymuje się w atmosferze i przyspiesza ocieplenie planety.
→ 114. Coraz bardziej intensywne stosowanie nawozów azotowych w produkcji żywności na całym świecie powoduje wzrost koncentracji podtlenku azotu (N2O) – gazu cieplarnianego 300 razy silniejszego od dwutlenku węgla, który pozostaje w atmosferze przez ponad 100 lat. Badanie opublikowane 7 października 2020 r. Nature, przeprowadzone przez naukowców z 48 instytucji badawczych w 14 krajach, ujawniło alarmujący trend: emisje NO2 rosną szybciej, niż przewidziały to nawet najbardziej pesymistyczne scenariusze Międzyrządowego Zespołu ds. Zmiany Klimatu (IPCC), według których średnia temperatura Ziemi znacznie przekroczy 3°C w porównaniu z epoką preindustrialną. W okresie 1750–2018 stężenie atmosferyczne N2O zostało zwiększone o 20% (z 270 ppb do 331 ppb). Gros tego skoku zaobserwowano w ostatnich 50 latach (w ciągu minionych czterech dekad emisje wzrosły o 30%). Co więcej, podtlenek azotu jest poza tym najważniejszym cywilizacyjnym czynnikiem niszczącym stratosferyczną warstwę ozonową, która chroni Ziemię przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym. Autorzy zidentyfikowali też wyłaniające się nowe „sprzężenie zwrotne” klimatu – interakcja między praktyką dodawana azotu do upraw a globalnym ociepleniem potęguje rolnicze emisje gazów cieplarnianych.
→ Szereg gleb rolniczych generuje tak dużo podtlenku azotu, że potęguje zmianę klimatu. Eksperci porównali podłoża o różnej wilgotności i stwierdzili, iż gleby rolnicze mogą obficie emitować NO2 w szerokim zakresie warunków środowiskowych. Prezentujemy dowody na to, że efekty ocieplenia klimatu wywołane emisjami podtlenku azotu z lokalnych gleb kukurydzianych i sojowych są dwukrotnie większe od efektów ochłodzenia klimatu, które można uzyskać poprzez gromadzenie dwutlenku węgla w glebach za pomocą powszechnych praktyk rolniczych. – piszą autorzy pracy badawczej. Mikroorganizmy glebowe wydzielają NO2 jako produkt uboczny przetwarzania azotu. Dodawanie nawozów azotowych do gleby prowadzi do uwolnienia dodatkowego N. [Proceedings of the National Academy of Sciences, 16 listopada 2021 r.]
→ 115. Naukowcy z Europy i Kanady odkryli, że wskutek topnienia lodowców na północnych szerokościach geograficznych do środowiska trafiają setki tysięcy ton bakterii rocznie. W swoim artykule badawczym zespół opisał wyniki analizy próbek spływu lodowcowego pobranych w wielu lokalizacjach w Europie, Ameryce Północnej i Grenlandii. Ilość bakterii i glonów, które są obecnie uwalniane na półkuli północnej, to ∼650 000 ton metrycznych rocznie. Trend utrzyma się do całkowitego zniknięcia mas lodu. Uczeni zwracają uwagę, że bakterie występujące w wodzie mają pigmenty pochłaniające światło słoneczne, co dodatkowo ociepla północne regiony Ziemi. [Communications Earth & Environment, 10 listopada 2022 r.]
Tłum. i oprac. exignorant
Blog exignoranta 